Карбона́т ка́льция (углеки́слый кальций) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула . Нерастворим в воде и этаноле.
Нахождение в природе
Очень распространённое в природе вещество. Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой) — арагонита, кальцита и фатерита (ватерита). Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространённой.
Геология Залежи карбоната кальция в виде известняковых и меловых пластов — распространённое явление в земной коре. Они имеют органическое, реже хемогенное происхождение. Органическое происхождение связано с отложениями останков древних морских организмов: зоопланктона, моллюсков, кораллов и др., в основном в меловой период.
И в настоящее время карбонат кальция входит в состав скорлупы яиц птиц и пресмыкающихся, раковин моллюсков и некоторых других беспозвоночных.
Такие горные породы, как известняк, мел, мрамор, травертин (известковый туф), доломит практически полностью состоят из карбоната кальция с различными примесями.
Встречаются три кристаллические модификации карбоната кальция.
Кальцит является наиболее устойчивой и распространённой кристаллической модификацией карбоната кальция. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные кальцитовыми останками раковин простейших морских организмов.
Арагонит является второй по устойчивости и распространённости кристаллической модификацией CaCO3. В основном формируется в раковинах моллюсков и скелетах кораллов. Также арагонит может образовываться при неорганических процессах (хемогенное происхождение), например, в карстовых пещерах или гидротермальных источниках в результате химического осаждения из водных растворов или при испарении воды.
Фатерит (или μ-CaCO3) является наименее стабильной разновидностью карбоната кальция и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями.
Получение Подавляющее количество карбоната кальция, добывающееся из полезных ископаемых, используется в промышленности. Чистый карбонат кальция (например, для производства продуктов питания или использования в фармацевтических целях), может быть изготовлен из природного минерала с малым количеством вредных примесей, например, из мрамора.
В лаборатории карбонат кальция может быть приготовлен предварительным гашением оксида кальция — негашёной извести. При этом образуется гидроксид кальция, и затем в суспензию продувается углекислый газ для получения карбоната кальция:
Химические свойства
При нагревании до 900—1000 °C разлагается на кислотный оксид — углекислый газ CO2 и основный оксид — негашёную известь CaO:
Растворяется в воде при избытке углекислого газа, образуя кислую соль — гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2:
.
Из-за этой реакции образуются сталактиты, сталагмиты. Природные подземные воды, обильные углекислом газом, растворяют плохо растворимый карбонат кальция с образованием много лучше растворимого в воде гидрокарбоната кальция, при выделении подземной воды в виде капель с потолков пещер при попадании в воздух с низкой концентрацией углекислого газа происходит обратная реакция превращения гидрокарбоната кальция в плохо растворимый осадок карбоната кальция, образующего красивые природные формы в пещерах, и из-за этого же механизма образуются карстовые пещеры.
При обжиге с температурой свыше 1500 °C с углеродом, например, в форме кокса, образует карбид кальция и угарный газ:
.
Реагирует с сильными кислотами с вытеснением угольной кислоты, которая тут же разлагается на воду и углекислый газ:
Данная реакция используется для лабораторного получения углекислого газа в аппарате Киппа.
Безопасность Карбонат кальция считается нетоксичным веществом. ПДК 180 мг/дм³ (в воде, с обязательным контролем по ионам кальция). ЛД50 на крысах около 6400 мг/кг.
Применение Очищенный от примесей, карбонат кальция широко используется в разных отраслях промышленности и в быту.
При производстве бумаги карбонат кальция применяют одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя, а также раскислителя.
Используется при производстве силикатного стекла, — материала для производства оконного стекла, стеклянных бутылок, стекловолокна, а также при производстве резины.
Одобрен Объединённым экспертным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) в качестве пищевой добавки в 1965 году. Имеет номер E170 080419 food-info.net и номер INS 170.
В пищевой промышленности карбонат кальция используется в качестве регулятора кислотности, антислеживателя, стабилизатора или пищевого красителя и одобрен для использования в Европейском союзе, США, Австралии и Новой Зеландии. Он «по закону добавляется ко всей муке грубого помола в Великобритании, кроме цельнозерновой».
Он используется в некоторых продуктах из соевого молока и миндального молока в качестве источника диетического кальция; по крайней мере, одно исследование предполагает, что карбонат кальция может быть таким же биодоступным, как кальций в коровьем молоке. Карбонат кальция также используется в качестве укрепляющего агента во многих консервированных и бутилированных овощных продуктах.
Применяется при производстве предметов гигиены (например, зубной пасты) и в медицине — при болезнях костных тканей и как наполнитель при формировании таблеток. При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта).
Производители пластмассы — одни из основных потребителей чистого карбоната кальция (более 50% всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и пигмента, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полиолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т.п.
Карбонат кальция составляет порядка 20% красящего пигмента, используемого при производстве красок.
Также карбонат кальция является важным составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.
Строительство — ещё один из основных потребителей карбоната кальция, например, в качестве наполнителя шпаклёвок и герметиков.
Побелка используется как красящий материал для небольших домов (потолков и др.), особенно в сельской местности, молочных ферм и покраски стволов деревьев
Ещё в садоводстве карбонат кальция широко применяется для подщелачивания почвы.
Являясь основой мела, используется для письма на досках и рисования на асфальте.
Примечания
Литература
Ссылки
Категория:Карбонаты Категория:Соли кальция Категория:Пищевые красители Категория:Красители Категория:Соединения кальция по алфавиту