كربونات الكالسيوم : تتكون كربونات الكالسيوم (CaCO3) من أيونات الكربونات (CO32-) وأيونات الكالسيوم (Ca2 +). هذه المادة البيضاء لها كتلة مولارية 100,1 جم / مول.
كربونات الكالسيوم هي المركب الرئيسي للحجر الجيري مثل الطباشير ، ولكن أيضًا من الرخام. كما أنه المكون الرئيسي لـ قذائف د 'الحيوانات بحريوالمرجان و القواقعفضلا عن قذائف د 'بيض السلى ، باستثناء ثدييات ثيران (*) التي يكون بيضها الداخلي بلا قشر.
(*) ثيرانس: فئة فرعية ثدييات متطورة تحمل صغارها فيها تنميةلا تضع البيض مثل الكوالا.
تتبلور كربونات الكالسيوم بشكل طبيعي مع شكلين بلوريين رئيسيين: الأراجونيت والكالسيت. الشكلان البلوريان الآخران نادران: vaterite و hexahydrate ، وهو شكل وسيط غير مستقر يتطور نحو الكالسيت. في عمليات التبلور ، يمكن أن يحدث في صورة غروانية تحتوي على بلورات دقيقة في أشكال أكثر استقرارًا.
أيون البيكربونات HCO3- ، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم كربونات الهيدروجين ، هو الأساس لتكوين كربونات الكالسيوم CaCO3 وهو سيئ الذوبان في الماء وهو المكون الرئيسي لـ حجر الكلس (الحجر الجيري المعدني في غير مساحيق لا يوجد قابل للذوبان، الحجر الجيري في حالة المسحوق (من 2 إلى 20 ميكرومتر) غير قابل للذوبان بشكل سيئ):
- Ca2 + + 2 HCO3– → CaCO3 + H2CO3.
في البيئة الحمضية ، من ناحية أخرى ، يتم تحويل كربونات الكالسيوم إلى بيكربونات الكالسيوم Ca (HCO3) 2 ، شديد الذوبان في الماء. يحدث هذا التحول في بيئة طبيعية من نشبع أكثر أو أقل من ثاني أكسيد الكربون المذاب فيالإمارات العربية المتحدة H2O ، اعتمادًا على الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة ، والذي يتكون من حمض الكربونيك H2CO2. في ظل هذه الظروف ، تتعرض الكربونات للتوازن المزدوج القابل للانعكاس:
- CO2 (غاز) + H2O ⇋ H2CO3 (قابل للذوبان)
- CaCO3 (غير قابل للذوبان) + H2CO3 (قابل للذوبان) ⇋ Ca (HCO3) 2 (قابل للذوبان)
وجود نشبع في الماء يؤدي إلى إذابة الكربونات ؛ لكن كمية الكربونات الذائبة تعتمد على انحلال ثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي على توازنه مع الغلاف الجوي. على العكس من ذلك ، فإن استرداد نشبع (الناجم عن التغيرات في درجة الحرارة أو الضغط ، أو بسبب وجود الطحالب الدقيقة) يعكس التفاعل ويترسب الكربونات.
لذلك فهو ملح بشكل رسمي ، بقاعدة ضعيفة (Ca (OH) 2 ، pKa = 12,6) وحمض ضعيف (H2CO3 ، pKa = 6,35) ، قادر على التفاعل مع الأحماض القوية لإعطاء أملاح الكالسيوم والماء وثاني أكسيد الكربون ، وهو الضغط الجوي و درجة الحرارة محيط ب, الغازي et متقلب :
CaCO3 + 2 HCl → CO2 + H2O + CaCl2 ؛
CaCO3 + 2 RCOOH → CO2 + H2O + Ca (RCOO) 2.
من 800 درجة مئوية يحدث تفاعل تحلل ماص للحرارة بقوة:
كربونات الكالسيوم CaCO3 → CaO + CO2.
CaO هو الجير الحي ، وهو موضوع صناعة كبيرة جدًا ، والثاني بعد تكرير البترول من حيث الكميات والأطنان من ثاني أكسيد الكربون المنتج ، أي 2 كجم من غازات الاحتباس الحراري (GHG) لطن من الأسمنت ، ويمثل 800 ٪ من انبعاثات غازات الدفيئة في جميع أنحاء العالم. وعلاوة على هذا التفاعل ، تحمل كربونات الكالسيوم ، في بعض الصناعات ، اسم كربونات الجير ، والذي كان الاسم القديم قبل عزل الكالسيوم.
كيمياء الحالة الطبيعية: كربونات الكالسيوم قابلة للذوبان بشكل طفيف في الماء النقي (بترتيب من 15 إلى 20 مجم لتر -1 عند 25 درجة مئوية) ، ولكنها قابلة للذوبان في الماء المحمّل بثاني أكسيد الكربون ، الكربون. ومع ذلك ، تزداد قابلية ذوبان الغازات في الماء مع الضغط ، وعلى عكس معظم المواد الصلبة ، تنخفض عندما درجة الحرارة يزيد. هذا يفسر بعض الظواهر الطبيعية.
على سبيل المثال ، يتم ترسيب كربونات الكالسيوم على شكل ترتري في الغلايات والغسالات ماكينات صنع القهوة، وآخرون لو جنيه مغرم ل كافيتيير، و غلايات، ...
كما أنه يترسب عند مخرج الصنابير ، حيث ينخفض الضغط بشكل حاد.
مصادر معينة ، تسمى التحجر ، بمياه غنية جدًا نشبع، تحتوي على كمية كبيرة جدًا من كربونات الكالسيوم. عندما يصلون إلى الهواء الطلق ، يفقدون ثاني أكسيد الكربون ويرسبون الكربونات الذائبة جزئيًا. يتم تضمين الأجسام التي تتعرض لتأثير هذه المياه لبضعة أيام في طبقة من الكالسيت.
ظاهرة مماثلة تفسر تشكيلات الكهوف. يذيب الماء المشحون بثاني أكسيد الكربون الحجر الجيري للصخور التي يمر بها ، وعند ملامسته للهواء الذي يكون أكثر دفئًا في التجاويف ، فإنه يترسب الكالسيت المنقولة. يتراكم هذا في الهوابط في الأماكن التي يتم فيها فصل المياه عن السقف أو في الصواعد في الأماكن التي تسقط فيها قطرات الماء على الأرض.
الكيمياء الحيوية لإفراز القشرة بواسطة الرخويات ، وتكوين الهيكل العظمي في الحيوانات ، ليست مفهومة بالكامل بعد. لكن من المحتمل أن يلعب محتوى الغازات المذابة دورًا أساسيًا.
وماذا عن كوكب المريخ؟ : تعتبر كربونات الكالسيوم ، على كوكب الأرض ، علامة قوية على وجود الحياة في الماضي والحاضر. على كوكب المريخ ، تحاول الأجهزة الآلية ، في المدار أو على السطح ، اكتشاف وجودها لعدة عقود. دون نجاح حتى المسبار الأمريكي Phoenix Mars Lander ، والذي وفقًا لبيان صحفي صادر عن وكالة ناسا يعود تاريخه إلى 29 سبتمبر 2008 ، بفضل أدوات TEGA و MECA ، المكتشفة في الطابق السفلي ، وجود كربونات الكالسيوم. ويبقى انتظار نتائج العينات التي ستأخذها المركبة الأمريكية المثابرة التي هبطت على أرض المريخ في 18 فبراير 2021.
تسميات أخرى: In بلجيكافي الصيدليات يسمى كربونات الكالسيوم كربونات الكالسيوم.