Uhličitan vápenatý - biológia
825 - 899 ° C (rozklad) [2]
prakticky nerozpustný vo vode: 14 mg l −1 (20 ° C) [2]
6450 mg kg -1 (potkan, orálne) [3]
Uhličitan vápenatý (technický jazyk), uhličitan vápenatý alebo v nemeckom bežnom názve uhličitan vápenatý, je chemická zlúčenina prvkov vápnik, uhlík a kyslík s chemickým vzorcom CaCO3. Ako uhličitan je to vápenatá soľ kyseliny uhličitej a v pevnom stave pozostáva z iónovej mriežky s iónmi Ca 2+ a iónmi CO 3 2 v pomere 1: 1.
Výskyt
Uhličitan vápenatý je jednou z najbežnejších zlúčenín na zemi, najmä vo forme sedimentárnych hornín. Uhličitan vápenatý sa vyskytuje hlavne vo forme minerálov kalcit a aragonit. Ďalšou modifikáciou CaCO3 je minerál vaterit, ktorý sa vyzráža vo forme mikroskopických kryštálov, najmä z presýtených roztokov.
Uhličitan vápenatý je hlavnou zložkou mramoru, vápenca a dolomitu. Vyskytuje sa v exoskeletone kôrovcov, koralov, slávok, slimákov a jednobunkových organizmov. Prvé vápencové skaly akejkoľvek významnej veľkosti vytvorili stromatolity pred viac ako dvoma miliardami rokov.
Napriek všeobecnej viere, kosti a zuby stavovcov neobsahujú uhličitan vápenatý, ale skôr látky obsahujúce vápnik, hydroxylapatit (v kostiach) [4] a fluorapatit v zuboch.
charakteristiky
Samotný uhličitan vápenatý je ťažko rozpustný v čistej vode. Avšak v prítomnosti rozpusteného oxidu uhličitého sa rozpustnosť zvyšuje viac ako stokrát. Na tomto efekte je založené zvetrávanie vápenca, pri ktorom vzniká ľahko rozpustný hydrogenuhličitan vápenatý Ca (HCO3) 2. Vďaka svojej rozpustnosti je hydrogenuhličitan vápenatý súčasťou väčšiny prírodných vôd, v závislosti od horniny v rôznych koncentráciách. Koncentrácia uhličitanu vápenatého vo vode sa v Nemecku uvádza ako „stupeň nemeckej tvrdosti“ (1 ° dH = 10 mg/liter CaO alebo 17,85 mg/liter CaCO3 alebo 0,18 mmol/l). Vo Francúzsku sú jednotkami merania „stupne francúzskej tvrdosti“ s iónmi 1 ° fH = 0,1 mmol/l Ca 2+ alebo Mg 2+. Vo Švajčiarsku sa používa buď priamy údaj o mmol/l, alebo francúzska tvrdosť. Uhličitan vápenatý sa tiež rozpúšťa v iných kyslých zložkách vzduchu a nitrifikáciou v pôde. Najprirodzenejší výskyt uhličitanu vápenatého vďačí za svoj vznik zvratu v tomto procese rozpúšťania, odstráneniu oxidu uhličitého zvýšením teploty. Komplikovaný mechanizmus, ktorý je viditeľný na niektorých vodných tokoch, ako sú vápencové terasy v Pamukkale (Turecko), je definovaný rovnováhou vápno-uhličitej kyseliny.
Úpravy v prírode
Uhličitan vápenatý v prírode vytvára rôzne horniny, ktoré sú chemicky identické, líšia sa však v niektorých ohľadoch.
je jemná mikrokryštalická sedimentárna hornina, ktorá vznikla usadením kalcitu vyzrážaného fotosyntetickým odstraňovaním kyseliny uhličitej a aragonitovými škrupinami malých fosílnych organizmov, ako sú kokokoliti kokokolitofórov a lastúry foraminifera. Krieda sa nachádza na mnohých miestach pozdĺž európskeho kriedového pásu, od Veľkej Británie cez Francúzsko po ostrov Rujána v severnom Nemecku a miestami sa ťaží. Morská krieda na dne jazier alebo v upchatých povodiach jazier pozostáva takmer výlučne z vyzrážaného kalcitu. Krieda používaná v technike je naproti tomu vyrobená hlavne zo sadry (síran vápenatý).
je tiež tvorený hlavne živými vecami a je pevnejší ako krieda. K ukladaniu vápnika dochádza priamo alebo nepriamo zo zvyškov živých bytostí, ako sú slimáky, mušle, skalné koraly a špongie, ktoré ukladajú uhličitan vápenatý na vytváranie vonkajších alebo vnútorných kostier. Vzniká nepriamo tým, že živé bytosti, najmä fototrofné, asimilujú CO2 a tým alkalizujú prostredie, čo vedie k vyzrážaniu uhličitanu vápenatého. Veľkosť kryštálov uhličitanu je medzi veľkosťou kriedy a mramoru. Veľké ložiská vápenca sa nachádzajú napríklad v Švábskych a Franských Alpách, vo vápencových a západných Alpách, v Himalájach a v mnohých ďalších oblastiach.
je hrubo kryštalická, metamorfovaná hornina, ktorá vzniká pri rekryštalizácii kriedy, vápenca alebo dolomitu pod vplyvom vysokých teplôt a/alebo vysokých tlakov (nad 1 000 barov). Veľké ložiská mramoru nájdete v Severnej Amerike a Európe, napríklad v Rakúsku (Gummern), Nórsku (Molde) alebo v talianskej Carrare, kde je domov čisto bielej sochy, z ktorej Michelangelo vytvoril svoje sochy.
Syntetický uhličitan vápenatý
Syntetický uhličitan vápenatý sa nazýva PCC (Angličtina vyzrážaný uhličitan vápenatý "Vyzrážaný uhličitan vápenatý") - na rozdiel od GCC (angl. mletý uhličitan vápenatý „Mletý uhličitan vápenatý“). Vyzráža sa zavedením oxidu uhličitého do vápenného mlieka (hydroxid vápenatý) a získava sa ako zrazenina:
Zrážanie prebieha pri obsahu sušiny okolo 20%. Pomocou riadenia procesu (teplota, koncentrácia) je možné generovať („pestovať“) rôzne kryštalické modifikácie (morfológie kryštálov), najlepšie romboedrickú alebo skalenoedrickú kryštalickú formu. Pretože sa dajú použiť vysoko čisté východiskové produkty, sú PCC obzvlášť biele a majú tiež výhody z hľadiska nepriehľadnosti. Veľké papierne teraz vyrábajú PCC v „sieti“ spätným získavaním oxidu uhličitého, ktorý sa produkuje vo forme spalín počas spaľovania v elektrárňach, jeho väzbou na hydroxid vápenatý. To však nijako neprispieva k zníženiu koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére (zmena podnebia), pretože prírodný vápenec sa musí spaľovať pri predtým potrebnej výrobe hydratovaného vápna, ktoré znova uvoľňuje CO2.
použitie
Prírodný uhličitan vápenatý (vápenec) sa používa vo veľkých množstvách ako surovina pre priemysel stavebných materiálov, ako prísada v oceliarskom priemysle, ako minerálne hnojivo a ako minerálne plnivo v rôznych priemyselných aplikáciách, ako je papier, farby, laky, omietky, plasty a podkladová vrstva kobercov. Celkovo sa ročne vyťaží viac ako päť miliárd ton vápenca. Hlavné využitie je výroba cementu (kremičitan vápenatý, hlinitan vápenatý) a nehaseného vápna.
Z hľadiska objemu predaného na celom svete je najdôležitejšou náplňou uhličitan vápenatý. [5] Aj keď viac ako päť percent zemskej kôry tvoria horniny uhličitanu vápenatého, na extrakciu plnív, ktoré by mali byť čo najbielejšie, by bolo vhodných iba niekoľko usadenín. Najväčším priemyselným používateľom bielych uhličitanov vápenatých je papierenský priemysel s objemom viac ako 10 miliónov ton (na celom svete) ročne, za ktorým nasleduje priemysel plastov a stavebných materiálov (omietky a farby) s celkovým počtom ďalších 15 miliónov ton ročne. Na použitie v papierenskom priemysle, najmä ako náterová farba, sa v Európe ťažia najmä ložiská vo Francúzsku, Taliansku, Nemecku, Nórsku a Rakúsku, kde sa minerál drví mokrým mletím a predáva sa ako kal (niekedy tanker).
Uhličitan vápenatý sa používal aj ako tabuľová krieda, najmä vo Francúzsku ako tzv Krieda na šampanské, ktorý pozostáva z kriedovej horniny, chemicky veľmi čistého uhličitanu vápenatého. Asi 55 percent kriedy predávanej v Nemecku dnes tvorí sadra (síran vápenatý). [6]
Uhličitan vápenatý sa používa ako prísada do potravín a farbivo (E 170) a často sa používa napríklad pri pečení rožkov. Na iné účely sa uhličitan vápenatý štiepi a/alebo melie a predáva sa v kusoch alebo ako múka. Pre niektoré aplikácie nie sú prírodné uhličitany vápenaté optimálne, preto sa tu používajú syntetické uhličitany vápenaté.
S označením Hydro-kalcit Syntetický uhličitan vápenatý sa používa vo vodnej technológii na odkyslenie vody „agresívnou kyselinou uhličitou“.
Stavebný materiál
Pri horení vápna sa vytvára vápenné vápno. Toto sa stáva hydratovaným vápnom (hydroxid vápenatý Ca (OH) 2, hasené vápno) vyrobené. Reaguje s oxidom uhličitým vo vzduchu na vápno a uzatvára ho technický vápenný cyklus. Hydratované vápno a vápno sú vhodné ako omietka alebo obklady stien, napríklad Tadelakt. Prvými objaviteľmi tohto fenoménu boli Rimania, ktorí vo veľkom prevádzkovali vápenné pece.
Vápno je citlivé na kyseliny. Oxidy síry obsiahnuté vo vzduchu tvoria vo vodnom prostredí kyselinu sírovú (H2SO4). Týmto sa vápno premieňa na síran vápenatý (CaSO4) alebo sadru (CaSO4 • 2 H2O). Síran vápenatý je tiež mierne rozpustný vo vode, približne 2 g/l, ale rozpustnejší ako uhličitan vápenatý, čo vedie k pomalému vymytiu vlhkosťou.