Carbonat de calciu

Carbonatul de calciu este sarea calciului cu acidul carbonic, fiind o substanță solidă de culoare albă cu formula chimică CaCO₃, iar raportul ionilor de Ca²⁺ și CO₃^2- fiind de 1:1. Carbonatul de calciu este răspândit în natură sub formă de minerale: calcit, aragonit, vaterit și în organisme în oase, dinți, cochilii, corali și crusta crustaceilor. În roci se află sub formă de calcar unde este aproape în stare pură și varianta dolomitelor, care sunt un amestec de calciu și magneziu. Carbonatul de calciu este aproape insolubil în apă, iar sub acțiunea intemperiilor și ploilor acide se formează hidratul de calciu, Ca(HCO₃)₂ care e ușor solubil în apă; solubilitatea este accelerată de acidul gazelor atmosferice în apa ploilor, dar mai ales apa peșterilor. Prin calcinare la temperaturi de 850 - 1000^oC se descompune în oxid de calciu și dioxid de carbon.

Carbonat de calciu
Nume IUPAC	Carbonat de calciu
Alte denumiri	Calcar Aragonit Calcit Cretă
Identificare
SMILES [Ca+2].[O-]C([O-])=O
Număr CAS	471-34-1
ChEMBL	CHEMBL1200539
PubChem CID	516889 10112, 516889
Informații generale
Formulă chimică	CaCO3
Aspect	pudră albă
Masă molară	100 g/mol
Proprietăți
Densitate	2,711 g/cm3 (calcit)
Punct de topire	1.339 °C (calcit) 825 °C (aragonit)
Punct de fierbere	se descompune
Solubilitate în apă
0,013 g/L (25 °C)
Structură cristalină	Sistem cristalin trigonal
Presiune de vapori	0 mm Hg[1]
Indice de refracție(nD)	1,6
niciun pericol
NFPA 704
0 0 0
Sunt folosite unitățile SI și condițiile de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.
Modifică date / text

Obținere

Cea mai mare majoritate a carbonatului de calciu este obținut la nivel industrial prin extracția directă din cariere. Cu toate că scoarța conține mai mult de 5 % roci calcaroase (carbonat de calciu) numai o mică parte din această cantitate corespunde exploatării având calitățile necesare căutate de geologi ca și parametrii de culoare, puritate, omogenitate.

O altă metodă presupune folosirea oxidului de calciu, la care se adaugă apă. În urma reacției se obține hidroxid de calciu, care reacționează ulterior prin barbotare cu dioxid de carbon, când se precipită carbonatul de calciu:^[2]

${\displaystyle {\ce {{CaO}+ {H2O}-> {Ca(OH)2}}}}$

${\displaystyle {\ce {{Ca(OH)2}+ CO2 -> CaCO3(v) + H2O}}}$

Proprietăți chimice

Ca și restul carbonaților, carbonatul de calciu reacționează foarte ușor cu acizii, cu formarea rapidă de dioxid de carbon. Această reacție este și specifică pentru anionul carbonat, fiind cel care reacționează astfel cel mai ușor. De exemplu, la tratarea calcarului cu acid clorhidric sau acid sulfuric (chiar și diluat), se observă formarea unei efervescențe datorată obținerii de dioxid de carbon gazos, ca urmare a descompunerii rapide a acidului carbonic instabil:^[3]

${\displaystyle {\ce {{CaCO3}+ {2HCl}-> {CaCl2}+ {H2CO3}}}}$

${\displaystyle {\ce {{H2CO3}-> {H2O}+ {CO2}}}}$

Carbonatul de calciu este foarte greu solubil în apa pură, solubilitatea fiind de doar 14 miligrame per litru; în soluție, ionul carbonat trece sub formă de bicarbonat:

${\displaystyle {\ce {{2CaCO3}+ {2H2O}<-> {Ca(HCO3)2}+ {Ca(OH)2}}}}$

Răspândire

Surse geologice

Carbonatul de calciu este răspândit în natură sub forma mineralelor calcit și aragonit, dar intră și în compoziția a trei roci calcaroase diferite care cu toate că din punct de vedere chimic sunt identice, diferă ca aspect:

• Creta este o rocă microcristalină fină sedimentară, poroasă care se formează prin depunerea calcitului (calcarelor), ca și a scheletelor fosilelor viețuitoarelor mici (Coccolithe) a Coccolithophoridelor și scoicilor foraminiferelor (Foraminifera).
  Creta sub formă de depozite poate fi întâlnită frecvent în natură unde este și exploatată ca în Marea Britanie, Franța, Insula Rügen, Germania de nord, sau pe fundul mărilor ca cretă marină.
• Calcarul este de asemenea o rocă biogenă, dar mai compactă decât creta, ia naștere direct sau indirect din scheletul viețuitoarelor. Direct poate proveni calcarul din cochiliile melcilor, scoici, scheletul coralilor sau bureților de mare. Indirect ia naștere prin organisme fototrope, care asimilează CO₂ și prin alcalinizarea mediului se formează calcarul dizolvat în apă. Prin calcinare (la temperaturi ridicate) se formează piatra de var folosită în construcții. Cristalele mari de carbonat sunt între cretă și marmură.
  Depozite mari de roci calcaroase sunt în Orgon , Burgberg în (Germania), ca și în Munții Apuseni din România - vezi Listă de peșteri.
• Marmura este o rocă metamorfică cu cristale relativ mari care ia naștere prin transformarea și recristalizarea cretei sau calcarului sub acțiunea unor temperaturi și presiuni ridicate.
  Depozite mari de marmură sunt în America de Nord, Austria, Norvegia și renumita carieră de marmură de Carrara, din Italia de unde provin statuile sculptate de Michelangelo.

Surse biologice

Cochiliile de melc și a majorității scoicilor sunt alcătuite în mare parte din carbonat de calciu, și pot fi utilizate astfel ca și surse industriale ale acestui compus.^[4] Cochiliile stridiilor au devenit recent o sursă de calciu, atât la nivel industrial, cât și pentru suplimentele alimentare.^[5][6] Din punct de vedere nutrițional, legumele verzi (precum broccoli și unele subspecii de varză) conțin o cantitate semnificativă de carbonat de calciu.^[7]

Utilizări

Medicamente

Suplimente alimentare cu conținut de carbonat de calciu, de 500 mg

Carbonatul de calciu se întâlnește și în compoziția unor medicamente, în special în suplimentele alimentare care sunt surse de calciu, comprimate masticabile ca și antiacid gastric parțial sistemic. Antiacizii gastrici au acțiune neutralizantă a acidului gastric (HCl) în hiperaciditate, pirozis, reflux gastroesofagian, indigestie, epigastralgii, balonare.^[8] Mai rar, poate fi folosit în tratamentul hiperfosfatemiei, având o acțiune chelatoare pentru ionul fosfat. Mai poate fi folosit și ca excipient pentru diferite produse farmaceutice (în special tablete).^[9]

Vezi și

• Listă de peșteri
• Listă de minerale
• Listă de roci
• Carbonat de sodiu
• Spat de Islanda

Referințe

1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0090.html Lipsește sau este vid: |title= (ajutor)
2. „Precipitated Calcium Carbonate”. Arhivat din original la 11 ianuarie 2014. Accesat în 11 ianuarie 2014.
3. Wolfgang F. Tegethoff (2013). Calciumcarbonat Von der Kreidezeit ins 21. Jahrhundert. Springer-Verlag. ISBN 978-3-0348-8259-0. Parametru necunoscut |Seiten= ignorat (posibil, |pages=?) (ajutor); Parametru necunoscut |online= ignorat (posibil, |url=?) (ajutor)
4. Horne, Francis (23 octombrie 2006). „How are seashells created?”. Scientific American. Accesat în 25 aprilie 2012.
5. „WebMD: Oyster shell calcium”. WebMD. Accesat în 25 aprilie 2012.
6. „Oyster Shell Calcium Carbonate”. Caltron Clays &amp Chemicals. Arhivat din original la 10 septembrie 2013. Accesat în 15 aprilie 2017.
7. Heaney, R.P.; Weaver, C.M.; Hinders, SM.; Martin, B.; Packard, P.T. (1993). „Absorbability of Calcium from Brassica Vegetables: Broccoli, Bok Choy, and Kale”. Journal of Food Science. 58 (6): 1378–1380. doi:10.1111/j.1365-2621.1993.tb06187.x.
8. „Calcium Carbonate”. Medline Plus. National Institutes of Health. 1 octombrie 2005. Arhivat din original la 17 octombrie 2007. Accesat în 30 decembrie 2007.
9. Lieberman, Herbert A.; Lachman, Leon; Schwartz, Joseph B. (1990). Pharmaceutical Dosage Forms: Tablets. New York: Dekker. p. 153. ISBN 0-8247-8044-2.

Bibliografie

• Linus Pauling, Chimie generală, Editura Științifică, București, 1972 (traducere din limba engleză)