Det calciumbicarbonat er et uorganisk salt med den kemiske formel Ca (HCO3)to. Det stammer fra naturen fra det calciumcarbonat, der findes i kalksten og mineraler såsom calcit.
Calciumbicarbonat er mere opløseligt i vand end calciumcarbonat. Denne egenskab har tilladt dannelse af karstsystemer i kalksten og i strukturering af huler..
Grundvandet, der passerer gennem revnerne, bliver mættet i dets fortrængning af kuldioxid (COto). Disse farvande eroderer kalkstenene, der frigiver calciumcarbonat (CaCO3), der danner calciumbicarbonatet ifølge følgende reaktion:
Tyv3(s) + COto(g) + HtoO (l) => Ca (HCO3)to(aq)
Denne reaktion forekommer i huler, hvor meget hårdt vand stammer. Calciumbicarbonat er ikke i fast tilstand, men i en vandig opløsning sammen med Cato+, bicarbonat (HCO3-) og carbonationen (CO3to-).
Efterfølgende, ved at formindske mætningen af kuldioxid i vandet, finder den omvendte reaktion sted, det vil sige omdannelsen af calciumhydrogencarbonat til calciumcarbonat:
Ca (HCO3)to(aq) => COto (g) + HtoO (l) + CaCO3 (s)
Calciumcarbonat er dårligt opløseligt i vand, hvilket får dets udfældning til at forekomme som et fast stof. Ovenstående reaktion er meget vigtig i dannelsen af stalaktitter, stalagmitter og andre speleothems i hulerne..
Disse stenede strukturer er dannet af vanddråberne, der falder ned fra hulernes loft (øverste billede). CaCO3 til stede i vanddråberne, krystalliserer den til dannelse af de førnævnte strukturer.
Det faktum, at calciumbicarbonat ikke findes i fast tilstand, har gjort brugen vanskelig, med få eksempler. Ligeledes er det vanskeligt at finde oplysninger om dets toksiske virkninger. Der er en rapport om et sæt bivirkninger fra dets anvendelse som en behandling til forebyggelse af osteoporose.
To HCO-anioner er vist på billedet ovenfor3- og en kation Cato+ interagerer elektrostatisk. Ca.to+ ifølge billedet skal det være placeret i midten, da denne måde HCO3- de ville ikke frastøde hinanden på grund af deres negative ladninger.
Den negative ladning på HCO3- delokaliserer mellem to iltatomer gennem resonans mellem carbonylgruppen C = O og bindingen C-O-; mens du er i CO3to-, den delokaliseres mellem de tre iltatomer, da C-OH-bindingen deprotoneres og derfor kan modtage en negativ ladning ved resonans.
Geometrien af disse ioner kan betragtes som kugler af calcium omgivet af flade trekanter af carbonater med en hydrogeneret ende. Med hensyn til størrelsesforholdet er calcium mærkbart mindre end HCO-ioner.3-.
Ca (HCO3)to Det kan ikke danne krystallinske faste stoffer og består faktisk af vandige opløsninger af dette salt. I dem er ionerne ikke alene, som på billedet, men omgivet af H-molekylertoELLER.
Hvordan interagerer de? Hver ion er omgivet af en hydratiseringskugle, som afhænger af metallet, polariteten og strukturen af den opløste art..
Cato+ koordinerer med iltatomerne i vand til dannelse af et vandigt kompleks, Ca (OHto)nto+, hvor n generelt betragtes som seks; det vil sige en "vandig oktaeder" omkring calcium.
Mens HCO anioner3- interagere enten med hydrogenbindinger (OtoCO-H-OHto) eller med hydrogenatomer i vandet i retning af den delokaliserede negative ladning (HOCOto- H-OH, dipol-ion-interaktion).
Disse interaktioner mellem Cato+, HCO3- og vand er så effektive, at de gør calciumbicarbonat meget opløseligt i dette opløsningsmiddel; i modsætning til CaCO3, hvor de elektrostatiske attraktioner mellem Cato+ og CO3to- er meget stærke og udfælder fra den vandige opløsning.
Udover vand er der CO-molekylerto omkring, som reagerer langsomt for at give mere HCO3- (afhængigt af pH-værdierne).
Indtil videre er størrelserne og ladningerne af ionerne i Ca (HCO3)to, heller ikke tilstedeværelsen af vand, forklar hvorfor den faste forbindelse ikke eksisterer; det vil sige rene krystaller, der kan karakteriseres ved røntgenkrystallografi. Ca (HCO3)to det er intet andet end ioner til stede i vandet, hvorfra de hulformationer fortsætter med at vokse.
Ja Cato+ og HCO3- kunne isoleres fra vand og undgå følgende kemiske reaktion:
Ca (HCO3)to(aq) → CaCO3(s) + COto(g) + HtoO (l)
Disse kunne derefter grupperes i et hvidt krystallinsk fast stof med støkiometriske forhold 2: 1 (2HCO3/ 1Ca). Der er ingen undersøgelser om dets struktur, men det kunne sammenlignes med NaHCOs3 (siden magnesiumbicarbonat, Mg (HCO3)to, findes heller ikke som et fast stof) eller med CaCO3.
NaHCO3 krystalliserer i det monokliniske system og CaCO3 i trigonale (calcit) og orthorhombiske (aragonit) systemer. Hvis Na blev erstattet+ af Cato+, det krystallinske gitter ville være destabiliseret af den større forskel i størrelser; det vil sige Na+ da den er mindre, danner den en mere stabil krystal med HCO3- sammenlignet med Cato+.
Faktisk Ca (HCO3)to(aq) har brug for vandet til at fordampe, så dets ioner kan grupperes i en krystal; men dets krystalgitter er ikke stærk nok til at gøre det ved stuetemperatur. Ved opvarmning af vandet finder nedbrydningsreaktionen sted (ligning ovenfor).
At være Na ion+ i opløsning ville det danne krystallen med HCO3- før dens termiske nedbrydning.
Årsagen til, hvorfor Ca (HCO3)to det krystalliserer ikke (teoretisk), det skyldes forskellen i ioniske radier eller størrelser af dets ioner, som ikke kan danne en stabil krystal før nedbrydning.
Hvis derimod H+ til CaCO-krystalstrukturer3, deres fysiske egenskaber ville ændre sig drastisk. Måske falder deres smeltepunkter markant, og endda krystallernes morfologier ender med at blive ændret..
Ville det være værd at prøve syntesen af Ca (HCO3)to solid? Vanskeligheder kan overgå forventningerne, og et salt med lav strukturel stabilitet giver muligvis ikke væsentlige yderligere fordele i nogen applikation, hvor andre salte allerede anvendes..
Ca (HCO3)to
162,11 g / mol
Det kommer ikke i fast tilstand. Det findes i vandig opløsning, og forsøg på at omdanne det til et fast stof ved fordampning af vand har ikke været vellykket, da det bliver til calciumcarbonat.
16,1 g / 100 ml ved 0 ° C; 16,6 g / 100 ml ved 20 ° C og 18,4 g / 100 ml ved 100 ° C. Disse værdier er indikative for en høj affinitet af vandmolekyler for Ca-ioner (HCO3)to, som forklaret i det foregående afsnit. I mellemtiden kun 15 mg CaCO3 opløses i en liter vand, hvilket afspejler deres stærke elektrostatiske interaktioner.
Fordi Ca (HCO3)to det kan ikke danne et fast stof, dets opløselighed kan ikke bestemmes eksperimentelt. I betragtning af betingelserne skabt af COto opløst i vandet omkring kalksten, kunne calciummassen opløst ved en temperatur T beregnes; masse, som ville være lig med koncentrationen af Ca (HCO3)to.
Ved forskellige temperaturer stiger den opløste masse som vist ved værdierne ved 0, 20 og 100 ° C. Derefter bestemmes det ifølge disse eksperimenter, hvor meget af Ca (HCO3)to opløses i nærheden af CaCO3 i et vandigt medium beluftet med COto. Når CO undslipperto gasformig, CaCO3 udfældes, men ikke Ca (HCO3)to.
Krystalgitteret af Ca (HCO3)to er meget svagere end CaCO3. Hvis det kan opnås i fast tilstand, og temperaturen, ved hvilken det smelter, måles i et fusiometer, ville en værdi helt sikkert opnås langt under 899 ° C. Tilsvarende forventes det samme ved bestemmelse af kogepunktet..
Ikke brændstof.
Da denne forbindelse ikke findes i fast form, er det usandsynligt, at håndtering af dens vandige opløsninger udgør en risiko, da begge Ca-ionerto+ som HCO3- de er ikke skadelige ved lave koncentrationer og derfor kunne den større risiko, der ville være at indtage disse opløsninger, kun skyldes en farlig dosis af indtaget calcium.
Hvis forbindelsen skulle danne et fast stof, skønt det måske er fysisk forskelligt fra CaCO3, dets toksiske virkninger går muligvis ikke ud over simpelt ubehag og tørhed efter fysisk kontakt eller indånding.
-Calciumbicarbonatopløsninger har længe været brugt til at vaske gamle papirer, især kunstværker eller historisk vigtige dokumenter..
-Anvendelsen af bicarbonatopløsninger er nyttig, ikke kun fordi de neutraliserer syrene i papiret, men de giver også en alkalisk reserve af calciumcarbonat. Sidstnævnte forbindelse giver beskyttelse mod fremtidig skade på papiret..
-Som andre bicarbonater bruges det i kemiske gær og i brusetabletter eller pulverformuleringer. Derudover anvendes calciumhydrogencarbonat som et tilsætningsstof (vandige opløsninger af dette salt).
-Bicarbonatopløsninger er blevet brugt til forebyggelse af osteoporose. Imidlertid er bivirkninger som hyperkalcæmi, metabolisk alkalose og nyresvigt observeret i et tilfælde..
-Calciumbicarbonat gives lejlighedsvis intravenøst for at korrigere den depressive virkning af hypokalæmi på hjertefunktionen.
-Og endelig giver det calcium til kroppen, som er en formidler af muskelsammentrækning, samtidig med at det korrigerer den acidose, der kan opstå i en hypokalæmisk tilstand..
Endnu ingen kommentarer