碳酸鈣

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介紹

碳酸鈣 (CaCO₃) 存在於牡蠣殼中。它以文石、球霰石和方解石等天然形式存在，也以石灰石、大理石、白堊和石灰華以及牡蠣殼等工業形式存在。

它是農業石灰中的活性成分，當鈣離子與硬水中的碳酸根離子結合生成水垢時形成。它具有藥用價值，可用作鈣補充劑或抗酸劑，但攝入過多可能有害並導致消化不良。

什麼是碳酸鈣？

它是一種無機化合物，化學式為 CaCO₃。它是一種常見的化合物，在教室裡經常用作粉筆。它也存在於各種不同的材料中，例如大理石和石灰石。儘管它們以多種形式存在，但它們的化學性質相似，只有物理性質有所不同。它是一種眾所周知的無毒無味的物質，天然存在於石灰石、白堊、大理石和珍珠中，呈白色礦物。

環境中發現的碳酸鈣型別

• 方解石是最穩定且溶解度最低的礦物之一。它是一種形成岩石的礦物，廣泛存在於沉積岩（如石灰石和大理石）、變質岩和火成岩中。它廣泛應用於建築材料、農業土壤修復、醫藥以及其他各種用途。

• 文石比方解石更易溶解且更不穩定。它是由於生物和物理過程產生的，例如來自海洋和淡水環境的沉澱。文石為海洋生物提供營養，同時保持pH值在正常範圍內。它用於去除汙染廢水中的鋅、鈷和鉛等汙染物。

• 球霰石是一種六方晶系礦物，比方解石和文石更不穩定，但溶解度更高。天然來源包括溫泉、有機組織、尿路結石、膽結石和植物。它用於再生醫學和各種個人護理用品。

碳酸鈣結構

CaCO₃ 由兩種離子構成——(Ca)²⁺ 和 (CO₃)²⁻，它們之間存在離子鍵。此外，還可以看到碳酸根離子的三角平面結構。

碳酸鈣的化學式

它是一種無機化合物，化學式為 CaCO₃。它是一種白色的粉末狀成分，存在於礦物、貝殼、白堊、方解石、大理石、珍珠、石灰石等中。

碳酸鈣的製備

• 它是透過將 CO₂ 和熟石灰作為原料組合製成的。另一種製備方解石的方法是將碳酸鈉與氯化鈣結合。

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

• 在大型加工過程中，使用氫氧化鈣來吸收 CO₂ 氣體。如果 CO₂ 過量，則會產生可溶性碳酸氫鈣。

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₂H₂O

碳酸鈣的商業生產

有兩種商業生產方式。這兩種粒子的分類都是根據粒徑和產品特性在工業上進行的。

• 天然礦床的開採和加工得到研磨碳酸鈣。GCC 晶體具有不規則的菱面體形狀和較大的尺寸分散性。

• 沉澱 CaCO₃ 是透過化學沉澱法在碳陽離子過程的輔助下生產的。產物會影響 PCC 晶體的結構，並且物質更均勻、更均質，尺寸分佈範圍更窄。PCC 含有更小、更純的顆粒，磨蝕性更低，亮度也高於 GCC。

碳酸鈣的物理性質

性質	數值
外觀	蓬鬆粉末
分子量	100.0869 g/mol
氣味和味道	無味無臭
密度	2.71 g/cm³
在水中的溶解度	低
在稀酸中的溶解度	可溶

碳酸鈣的應用

• 造紙和紙漿工業嚴重依賴碳酸鈣。

• 它也用於肥料中，為植物提供鈣並保持土壤 pH 值穩定。

• 它也可以用作維生素補充劑以及人和家畜食品中的成分。

• 在水和廢水處理廠中，CaCO₃ 用於去除汙染物和酸度。

碳酸鈣的用途

• 當飲食中鈣含量低時，它被用作營養補充劑。

• 它用於從鐵礦石中分離鐵。

• 它用於製糖過程。

• 在農業中，它用於中和酸性土壤。

• 它用在家用清潔粉中作為摩擦劑。

• 它用於建築和道路建設。

有趣的事實

• 據說埃及豔后克利奧帕特拉為了奢侈，曾將由 CaCO₃ 製成的珍珠溶解在醋中並飲用。

• 當溶解在地下水中的碳酸氫鈣到達洞穴頂部並失去二氧化碳時，就會形成鐘乳石和石筍。當碳酸氫鈣釋放 CO₂ 時，它會轉化為碳酸鈣，在頂部形成鐘乳石。當碳酸氫鈣在滴落並落到地面之前沒有釋放 CO₂ 時，它會在地面堆積形成石筍。

• 它用於降低湖泊和其他水體的酸度，過濾水和廢水，以及透過去除汙染空氣的硫和氮氧化物來處理廢氣。

結論

碳酸鈣廣泛存在於世界各地，從深海中的珍珠到教室裡的黑板。它是一種白色無味的粉末，遍佈全球。它佔地殼的 4%，存在於石灰石、白堊和大理石中。這些形狀是數百萬年來蝸牛和貝類化石貝殼沉積的結果。歷史上，人們發現 CaCO₃ 是一種非常寶貴的物質。它是一種非常有用的成分，遍佈世界各地，並幫助人類進化。

常見問題

1. 我們如何識別碳酸鹽？

當加入強酸，如 HCl 或 H₂SO₄，到含有 CaCO₃ 或任何碳酸鹽的樣品中時，會產生嘶嘶聲或起泡。這是由於 CO₂ 排放。

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(s) + H₂O(aq) + CO₂(g)

2. 有一些天然的 CaCO₃ 來源嗎？

它天然存在於蛋殼、蝸牛殼、貝殼和珍珠中。它也是深綠色蔬菜的成分，含有高含量的碳酸鈣。它在醫學中廣泛用於鈣補充劑和抗酸劑。

3. 當使用 CaCO₃ 樣品進行火焰測試時，所得火焰的顏色是？

火焰測試是一種檢測某些金屬離子存在的分析方法。它包括 Ca²⁺，它使火焰呈現磚紅色。

4. 列出您每天食用的富含鈣的食物？

鈣存在於我們經常食用的各種食物中。富含鈣的食物包括西蘭花、羽衣甘藍、大豆、無花果、橙子、杏子、杏仁奶、葡萄乾、穀物、豆腐、沙丁魚、蝦和乳製品，如酸奶、牛奶和乳酪。

5. CaCO₃ 是鹼性的還是酸性的？

由於鈣離子的存在，它是強鹼弱酸鹽。因此，這種鹽略微鹼性。