کربنات کلسیم چیست و کاربرد آن در کجاست؟
کلسیم کربنات ماده‌ای شیمیایی با فرمول《CaCO3》است. خرید کربنات کلسیم که یک ماده معدنی استثنایی است نیازمند دانستن نکاتی است که در این بخش آورده ایم. کربنات کلسیم《 CaCo3》، بیش از ۴٪ از پوستهٔ زمین را شامل و در سرتاسر دنیا پیدا میشود. کربنات کلسیم یکی از پرکاربردترین مواد شناخته شده برای بشر است. این ماده را به صورت مصنوعی هم می‌توانند تولید کنند و البته در پوسته و غشای جانورانی مانند و نیز وجود دارد. جنس نیز از کلسیم کربنات است.
پودر میکرونیزه و کربنات کلسیم، برای استفاده در صنعت، از معدن استخراج میشود. کربنات کلسیم خالص میتواند از سنگ مرمر تولید شود یا اینکه میتواند بوسیلهٔ عبور دادن دیاکسید کربن از درون محلول کلسیم هیدروکسید به وجود آید. کربنات کلسیم در اثر حرارت با از دست دادن CO2 به آهک تبدیل میشود که از آن در کارهای ساختمانی، در صنعت استخراج آهن و تولید فولاد بهعنوان کمک ذوب و برای تهیه کاربید کلسیم استفاده میشود. از آهک در کشاورزی برای اصلاح خاک و تنظیم PH آن نیز استفاده می شود.
کاربردهای کربنات کلسیم:
کربنات کلسیم در ساخت و ساز هم برای ساختن مواد و هم به عنوان اجزاء و ذرات مهم و ضروری است. هم چنین در ساخت برای چینش آجرها روی هم، بلوک‌های بتنی، سنگ‌ها، پوشش سقف، ترکیب رزین و کاشی‌ها و گچ مورد استفاده قرار می‌گیرد. کربنات کلسیم، کربن دیاکسید و آهک را تجزیه می‌کند تا یک ماده اساسی در ساخت استیل، شیشه و کاغذ را به وجود آورد.
کلسیم کربنات در آهک کشاورزی نیز وجود دارد و باعث کاهش اسیدیته خاک میشود. هم چنین جذب ریز مغذی‌هایی مثل نیتروژن، پتاسیم، فسفر را توسط ریشه گیاه افزایش می‌دهد.
کاربرد در داروسازی
کربنات کلسیم خاصیت آنتی اسیدی دارد و در نواقص کلیوی و درمان به کار رفته و مکمل کلسیم است. کربنات کلسیم در بیماران مبتلا به هایپرفسفات همراه با نقص کلیوی توصیه میشود. کربنات کلسیم در داروهای هومیوپاتی (Homoepathic نوعی دارو درمانی) و در افزودنی‌های خوراکی هم کاربرد دارد. به علاوه با توجه به دارا بودن خاصیت کربنات کلسیم، در داروهای ضد نیز به کار می‌رود. از کلسیت برای تهیه CaCl2، CaBr2، CaI2 و CaO استفاده میشود که هریک دارای مصارف متعددی در صنایع داروسازی هستند و حتی برای تهیه داروهای دامپزشکی نیز کاربرد دارد.
از کلرید کلسیم CaCl2 دارویی تهیه می‌کنند که در بدن تولید اسید می‌کند و در مواردی که یون کلسیم در بدن کم باشد، برای تأمین سریع کمبود آن از کلرید کلسیم استفاده میشود. از ترکیبات دارویی کلرید کلسیم در درمان عوارض حساسیت‌هایی مانند ، ، خارش و سایر التهابات ناشی از حساسیت استفاده می‌گردد.
کلرید کلسیم باعث سرعت در انعقاد خون شده و برای جلوگیری از خونریزی‌های شدید استفاده میشود. به علاوه این ماده در درمان بی نظمی‌های ضربان قلب به عنوان مکمل به داروهای مربوط به نارسایی‌های قلبی افزوده میشود. از کلرید کلسیم برای درمان عوارض اسهال، و در عرق کردن مسلولین نیز استفاده می‌گردد. از برومید کلسیم CaBr2 به عنوان ضد تشنج در درمان استفاده میشود. این ماده در تسکین دردهای معده نیز تأثیر دارد. از یدید کلسیم CaI2 برای تهیه پمادهای ضدبیماری پوستی و استفاده میشود.
کاربرد در صنایع کاشی و سرامیک
از کربنات کلسیم در صنایع کاشی و سرامیک مخصوصاً صنعت لعابسازی استفاده میشود. به دلیل تشکیل یوتکتیک، نقطه ذوب مجموعه را پایین آورده و به هنگام استفاده در لعاب، ضریب انبساط حرارتی لعاب را پایین میآورد. کلسیم کربنات یکی از پرکاربردترین مواد معدنی است که در صنایع کاغذ، پلاستیکها، رنگها و پوششها هم به عنوان پرکننده و هم پوشش رنگی (به علت رنگ سفید مخصوصش) کاربرد دارد. در صنعت کاغذسازی به خاطر روشنایی بالا و پراکندگی نورش در تمام دنیا با ارزش است و از آن به عنوان یک پرکننده ارزان استفاده میشود تا سطح کدر کاغذ را روشن کند.
کربنات کلسیم در اثر حرارت با از دست دادن《 CO2 》به آهک تبدیل میشود که از آن در کارهای ساختمانی، در صنعت استخراج و تولید فولاد بهعنوان کمک ذوب و برای تهیه کاربید کلسیم استفاده میشود. از آهک در کشاورزی برای اصلاح خاک و تنظیم PH آن نیز استفاده میشود.
از کربنات کلسیم در صنایع و مخصوصاً صنعت لعابسازی استفاده میشود، به دلیل تشکیل یوتکتیک، مجموعه را پایین آورده و به هنگام استفاده از لعاب، لعاب.
کاربرد در صنایع کاغذ و پلاستیک
کلسیم کربنات یکی از پرکاربردترین مواد معدنی است که در صنایع کاغذ، پلاستیکها، رنگها و پوششها هم به عنوان پرکننده و هم پوشش رنگی 《به علت رنگ سفید مخصوصش》کاربرد دارد. در صنعت کاغذسازی به خاطر روشنایی بالا و پراکندگی نورش در تمام دنیا با ارزش است و از آن به عنوان یک پرکننده ارزان استفاده میشود تا سطح کدر کاغذ را روشن کند.
کاربرد در در پرورش قارچ
از کربنات کلسیم در پرورش قارچ هم استفاده می‌کنند. اما شرایط تولید آن متفاوت بوده و طوری طراحی شده که مواد مغذی بستر قارچ را حفظ کرده و افزایش دهد.
منابع طبیعی کربنات کلسیم کدامند؟
منابع زمین شناختی
منابع معدنی کلسیم کربنات خالص هستند. منبع مهم صنعتی کلسیم کربنات، سنگ آهک حاوی ، و است.
منابع زیست شناختی
پوسته تخم مرغ، صدف حلزون و صدف دریایی به صورت غالب از کلسیم کربنات تشکیل شده و می‌توان به عنوان منابع صنعتی مورد استفاده قرار داد. پوسته صدف خوراکی یک منبع مغذی حاوی کلسیم است که در صنعت نیز برای همین منظور کاربرد دارد. سبزیجات سبز تیره مانند حاوی میزان قابل توجهی کلسیم کربنات غذایی است، البته از سبزیجات نمی‌توان به عنوان منبع صنعتی استفاده کرد.
فراتر از زمین احتمال قوی وجود کلسیم کربنات در وجود دارد. علائم کلسیم کربنات بیشتری نیز در موقعیت دهانه‌های آتشفشانی گوسف و هویگنس شناسایی شده‌است. این شواهد وجود آب بر مریخ را در گذشته اثبات می‌کند.
حالت پایدار کربنات کلسیم از لحاظ تحت شرایط نرمال با ساختار شش ضلعی β-CaCO3 (کلسیت معدنی) است. سایر ساختارها میتواند به صورت متراکم‌تر (2.83 g/cm3) یا اورتورومبیک λ-CaCO3 (آراگونیت معدنی) و شش ضلعی μ-CaCO3 به صورت در معادن ایجاد شود. در حالت میتواند از طریق ته‌نشینی در دمای بیش از ۸۵ درجه سانتیگراد تشکیل گردد و اگر دما در حدود ۶۰ درجه سانتیگراد باشد، به صورت ایجاد میشود. حاوی اتم‌های کلسیم هماهنگ شده با شش اتم اکسیژن است در حالی که اتم‌های کلسیم در آراگونیت با نه اتم اکسیژن هماهنگ شده‌اند. ساختار ویتریت هم کاملاً شناخته شده نیست.
ساختارکربنات کلسیم و خواص آن
ساختارکربنات کلسیم به طور طبیعی در چندین فرم معدنی شامل کانی های خالص کلسیت، آراگونیت و واتریت و همچنین مواد معدنی ناخالص آهک، گچ، سنگ مرمر وجود دارد.
تشخیص گاز کربن دیاکسید:
- آب آهک را شیری رنگ می‌کند.
- چوب کبریت نیم افروخته را خاموش می‌کند.
- روش دیگر استفاده از آنالایزرهای گاز است مثلاً با استفاده از دتکتور گاز CO2 مدل DT-802 از برند CEM می‌توان میزان گاز دیاکسید کربن را اندازه‌گیری کرد. این دستگاه علاوه بر اینکه میزان گاز دیاکسید کربن را اندازه‌گیری می‌نماید میزان دما و رطوبت را نیز اندازه‌گیری و نمایش می‌دهد.
کربنات کلسیم در آب
چرا کربنات کلسیم در آب به صورت محلول کامل نیست؟صرفاً به این دلیل که پیوندهای الکترواستاتیک بین آنیون کربنات و یون کلسیم بسیار قوی هستند و نمی توانند با حل شدن توسط مولکول های آب بر آن غلبه کنند.در واقع بیشتر کربناتها در محلول نیستند (موارد استثنا وجود دارد؟). این ماده یک یون منفی دو برابر باردار است که باید پیوندهای الکترواستاتیکی قوی با یونهای فلزی ایجاد کند – یون کلسیم دو برابر شارژ شده، Ca2 + ، باید پیوندهای یونی قوی تشکیل دهد، و در واقع چنین است.دانشمندان علوم فیزیکی، به دنبال داده های واقعی هستند و اعتراف می کنند که جدول مناسبی پیدا نمی کنند.البته بعضی محققان روی مقدار عددی۱۰ میلی گرم در لیتر در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد اتفاق نظر دارند.
آیا باید pH محلول افزایش یابد، آیا انتظار دارید که حلالیت پودرکربنات کلسیم بالا یا پایین برود؟ آیا یون کربنات در pH پایین تر به صورت کربنات باقی می ماند؟
این سوالات همیشه برای محققان و دانشمندان در مورد حلالیت کربنات کلسیم در آب وجود داشته است. در واقع هر یک از تیم های تحقیقاتی در این زمینه ها پژوهش های بسیاری را انجام داده و بسیاری از این آزمایشات مختلف و گوناگون را انجام داده اند.تنها جواب قطعی در این مورد که چرا کربنات کلسیم به طور کامل در آب محلول نیست همین نکته ای است که ذکر شد، پیوند های الکترواستاتیک بین آنیون کربنات و یون کلسیم بسیار قوی هستند و مولکول های آب نمی توانند آنها را از هم جدا کنند.
خواص شیمیایی و فیزیکی و فرمول ساختاری کربنات کلسیم:
فرمول و ساختار: فرمول شیمیایی CaCO ۳است و جرم مولکولی آن ۱۰۰٫۱ گرم بر مول است. این نمک ساخته شده از کاتیون دوجنسی کلسیم (Ca ۲+ ) و آنیون کربنات بیضاد (CO ۳ ۲- ) است که در آن کربن به دو اتم اکسیژن از طریق پیوندهای تک و یک اتم اکسیژن از طریق پیوند دوگانه متصل می شود.
پیدایش: ساختارکربنات کلسیم به طور طبیعی در چندین فرم معدنی شامل کانی های خالص کلسیت، آراگونیت و واتریت و همچنین مواد معدنی ناخالص آهک، گچ، سنگ مرمر و تراورتن وجود دارد. جزء اصلی پوسته تخم مرغ، پوسته های دریایی، پوسته صدف، پوسته های حلزونی، مرجان ها و غیره است.
آماده سازی: ساختارکربنات کلسیم به طور عمده از مواد معدنی طبیعی مختلف توسط معدن و پردازش به دست می آید. همچنین توسط سنتز شیمیایی با واکنش آهک (اکسید کلسیم، CaO) با آب برای تهیه هیدروکسید کلسیم (Ca (OH) ۲ ) تهیه می شود که سپس با دی اکسید کربن برای رسوب کردن نمک کربنات کلسیم مورد استفاده قرار می گیرد.
کائو + H 2 O → کلسیم (OH) 2
Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O
خواص فیزیکی: خالص آن پودر سفید و بی بو است. چگالی ۲٫۷۱ گرم در میلی لیتر و نقطه ذوب ۱۳۳۹ درجه سانتیگراد به عنوان فرم کلسیتی آن است. دیگر فرم معدنی مشترک، آراگونیت دارای تراکم ۲٫۸۳ گرم در میلی لیتر و نقطه ذوب ۸۲۵ درجه سانتیگراد است.خواص شیمیایی: ساختارکربنات کلسیم در آب نامحلول است و در دمای طبیعی پایدار است. هنگامی که در دمای بالا گرم می شود، با تجزیه اکسید کربن، اکسید کلسیم تجزیه می شود.
CaCO 3 → CaO + CO 2
کربنات کلسیم همچنین اکسید کربن را هنگامی که با اسید واکنش می دهد، آزاد می کند. کربنات کلسیم با آب حاوی دی اکسید کربن واکنش می دهد تا نمک بی کربنات کلسیم محلول در آب (Ca (HCO ۳ ) ۲ را تشکیل دهد .در واکنش با اسیدهای رقیق، کربنات کلسیم، دی اکسید کربن را دریافت می کند.
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
Ca (OH) 2 + CO2 → CaCO3 + H2O
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
تهیه کربنات کلسیم(CaCO3):
ساختارکربنات کلسیم با استفاده از دی اکسید کربن و آهک خرد شده به عنوان مواد خام به دست می آید. هنگامی که دی اکسید کربن از طریق آهک خرد شده عبور می کند، کلسیت به دست می آید. روش دیگری برای به دست آوردن کلسیت با افزودن کربنات سدیم به کلرید کلسیم است.مشخصه کربنات کلسیم برای استفاده در GCC عمدتا بر اساس خواص فیزیکی (توزیع اندازه ذرات و روشنایی) و خواص شیمیایی آن است.