- Szerkezet
- Vizes oldatok
- Hipotetikus szilárd anyag
- Stabilitás: NaHCO
- Ca (HCO
- Fizikai és kémiai tulajdonságok
- Kémiai formula
- Molekuláris tömeg
- Fizikai állapot
- Vízben való oldhatóság
- Olvadáspont és forráspont
- Lobbanáspont
- kockázatok
- Alkalmazások
- Irodalom
A kalcium-hidrogén-karbonát Ca (HCO 3) 2 képletű szervetlen só. A természetben a mészkőben és az ásványokban, például a kalcitban található kalcium-karbonátból származik.
A kalcium-bikarbonát jobban oldódik vízben, mint a kalcium-karbonát. Ez a tulajdonság lehetővé tette a karsztrendszerek kialakulását a mészkőben és a barlangok felépítésében.
Forrás: Pixabay
A repedéseken áthaladó talajvíz telített lesz a szén-dioxid (CO 2) kiszorításával. Ezek a vizek lebontják a mészkőkőket, és felszabadítják a kalcium-karbonátot (CaCO 3), amely kalcium-bikarbonátot képez a következő reakció szerint:
CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3) 2 (aq)
Ez a reakció olyan barlangokban fordul elő, ahol a nagyon kemény vizek származnak. A kalcium-bikarbonát nem szilárd állapotban, hanem vizes oldatban található, a Ca 2+, a hidrogén-karbonát (HCO 3 -) és a karbonát-ion (CO 3 2) együttesen.
Ezt követően a víz szén-dioxid telítettségének csökkentésével fordított reakció lép fel, azaz a kalcium-hidrogén-karbonát átalakulása kalcium-karbonáttá:
Ca (HCO 3) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (s)
A kalcium-karbonát vízben rosszul oldódik, ennek következtében a csapadék szilárd anyagként alakul ki. A fenti reakció nagyon fontos sztalaktitok, sztalagmitok és egyéb speleotémák képződésében a barlangokban.
Ezeket a sziklás szerkezeteket a vízcseppek képezik, amelyek a barlangok mennyezetéből esnek le (felső kép). A vízcseppekben lévő CaCO 3 kristályosodik, hogy az említett struktúrákat képezzék.
Az a tény, hogy a kalcium-hidrogén-karbonát nem található szilárd állapotban, megnehezítette annak használatát, néhány példát találva. Hasonlóképpen nehéz információt találni annak toxikus hatásairól. Jelentés készül az osteoporosis megelőzésére szolgáló kezelésként alkalmazott mellékhatások sorozatáról.
Szerkezet
Forrás: Epop, a Wikimedia Commonsból
A fenti képen két HCO 3 - és egy kation Ca2 + anion látható elektrosztatikusan kölcsönhatásba lépve. A kép szerint a Ca 2+ -nak a közepén kell lennie, mivel így a HCO 3 - negatív töltéseik miatt nem taszítanák egymást.
A negatív töltés HCO 3 - van delokalizált között két oxigénatomot, keresztül közötti rezonancia a karbonilcsoport C = O, és a c kötés - O -; míg a CO 3 2 -ben delokalizálódik a három oxigénatom között, mivel a C-OH-kötés deprotonálódik, és ezért rezonanciával negatív töltést képes felvenni.
Ezen ionok geometriája kalciumgömböknek tekinthető, amelyeket hidrogénezett véggel ellátott karbonátok lapos háromszöge vesz körül. Ami a méret arány, kalcium nevezetesen kisebb, mint a HCO 3 - ionok.
Vizes oldatok
A Ca (HCO 3) 2 nem képezhet kristályos szilárd anyagokat, és valójában e só vizes oldataiból áll. Ezekben az ionok nem egyedül vannak, mint a képen, hanem H 2 O molekulákkal körülvéve.
Hogyan működnek együtt? Minden iont hidratációs gömb vesz körül, amely a fémetől, a polaritástól és az oldott anyag szerkezetétől függ.
Ca 2+ koordinálódik a vízben lévő oxigénatomokkal, hogy vizes komplexet képezzen, Ca (OH 2) n 2+, ahol n általában hatnak tekinthető; vagyis egy "vizes oktaéder" a kalcium körül.
Míg a HCO 3 - anionok kölcsönhatásba lépnek akár hidrogénkötésekkel (O 2 CO - H-OH 2), akár a víz hidrogénatomjaival, a negatív töltés irányában delokalizálódnak (HOCO 2 - H - OH, dipol kölcsönhatás - ion).
Ezek a Ca 2+, HCO 3 - és a víz közötti kölcsönhatások annyira hatékonyak, hogy a kalcium-hidrogén-karbonát nagyon oldódik az oldószerben; ellentétben a CaCO 3- tal, amelyben a Ca 2+ és CO 3 2– közötti elektrosztatikus vonzerő nagyon erős, kicsapódik a vizes oldatból.
Amellett, hogy a víz, vannak olyan CO 2 molekulák körül, amelyek reagálnak lassan kínálat több HCO 3 - (attól függően, hogy a pH-értékek).
Hipotetikus szilárd anyag
Eddig a Ca (HCO 3) 2 -ben lévő ionok mérete és töltése, sem a víz jelenléte magyarázza, hogy miért nem létezik a szilárd vegyület; azaz tiszta kristályok, amelyek röntgenkristályosítással jellemezhetők: A Ca (HCO 3) 2 nem más, mint a vízben lévő ionok, amelyekből az üreges formációk tovább növekednek.
Ha Ca 2+ és HCO 3 - izolálható a vízből, elkerülve a következő kémiai reakciót:
Ca (HCO 3) 2 (aq) → CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
Ezután ezeket fehér kristályos szilárd anyaggá csoportosíthatjuk, sztöchiometrikus arányban 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). Szerkezetére vonatkozóan még nincsenek tanulmányok, viszont összehasonlíthatók a NaHCO 3- éval (mivel magnézium-hidrogén-karbonát, Mg (HCO 3) 2 sem létezik szilárd anyagként), sem a CaCO 3-val.
Stabilitás: NaHCO
A NaHCO 3 kristályosodik a monoklinikus rendszerben, CaCO 3 pedig a trigonális (kalcit) és az orthorombás (aragonit) rendszerekben. Ha a Na + -ot Ca 2+ -val helyettesítik, a kristályrács destabilizálódik a nagyobb méretbeli különbség miatt; Más szavakkal, mivel a Na +, mivel kisebb, stabilabb kristályokat képez HCO 3- kal - a Ca 2+ -hoz képest.
Valójában a Ca (HCO 3) 2 (aq) -nak a víznek el kell párolódnia ahhoz, hogy ionjai egy kristályban csoportosuljanak; de a kristályrácsa nem elég erős ahhoz, hogy szobahőmérsékleten erre képes legyen. A víz melegítésével a bomlási reakció megtörténik (fenti egyenlet).
A Na + ion oldatban, ez képezné a kristály a HCO 3 - előtt hőbomlás.
A Ca (HCO 3) 2 nem kristályosodik (elméletileg) az oka annak, hogy az ion sugarak vagy az ionok méretének különbségei nem képesek stabil kristályt képezni a bomlás előtt.
Ca (HCO
Ha viszont H + -ot adnának a CaCO 3 kristályszerkezetekhez, azok fizikai tulajdonságai drasztikusan megváltoznának. Talán olvadáspontjuk jelentősen csökken, és még a kristályok morfológiája is végül módosul.
Érdemes kipróbálni a szilárd Ca (HCO 3) 2 szintézisét ? A nehézségek meghaladhatják a várakozásokat, és az alacsony szerkezeti stabilitással rendelkező sók nem jelenthetnek jelentős további előnyöket egyetlen alkalmazásban sem, ahol más sókat már használtak.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
Kémiai formula
Ca (HCO 3) 2
Molekuláris tömeg
162,11 g / mol
Fizikai állapot
Nem jelenik meg szilárd állapotban. Vizes oldatban található meg, és a víz elpárologtatásával történő szilárd anyaggá történő átalakításának kísérletei nem voltak sikeresek, mivel kalcium-karbonáttá alakul.
Vízben való oldhatóság
16,1 g / 100 ml 0 ° C-on; 16,6 g / 100 ml 20 ° C-on és 18,4 g / 100 ml 100 ° C-on. Ezek az értékek a vízmolekulák magas affinitására utalnak a Ca (HCO 3) 2 -ionok iránt, amint azt magyarázzuk. az előző szakaszban. Eközben csak 15 mg CaCO 3 oldódik egy liter vízben, ami tükrözi erős elektrosztatikus kölcsönhatásait.
Mivel a Ca (HCO 3) 2 nem képez szilárd anyagot, oldhatóságát nem lehet kísérletileg meghatározni. Tekintettel azonban a mészkövet körülvevő vízben feloldott CO 2 által létrehozott körülményekre, kiszámítható a T hőmérsékleten feloldott kalcium tömege; tömeg, amely megegyezik a Ca (HCO 3) 2 koncentrációjával.
Különböző hőmérsékleteken az oldott tömeg növekszik, ahogyan azt a 0, 20 és 100 ° C hőmérsékleti értékek mutatják. Ezután e kísérletek szerint meghatározzuk, hogy a Ca (HCO 3) 2 mekkora része oldódik a CaCO 3 közelében egy vizes közegben, amelyet CO 2-vel meghamisítunk. Amint a gáz-halmazállapotú CO 2 távozik, a CaCO 3 fog kicsapódni, de nem a Ca (HCO 3) 2.
Olvadáspont és forráspont
A Ca (HCO 3) 2 kristályrácsa sokkal gyengébb, mint a CaCO 3. Ha szilárd állapotban lehet előállítani, és az olvadás hőmérsékletét fusiométerrel mérjük, akkor az értéket biztosan jóval 899ºC alatt lehet elérni. Hasonlóképpen, ugyanez elvárható a forráspont meghatározásakor.
Lobbanáspont
Nem éghető.
kockázatok
Mivel ez a vegyület nem létezik szilárd formában, nem valószínű, hogy veszélyes a vizes oldatai kezelése, mivel mind a Ca 2+, mind a HCO 3 ionok - alacsony koncentrációkban sem károsak; ezért az ilyen oldatok elnyelésének a nagyobb kockázatát csak az okozhatja, hogy a kálcium veszélyes adagja elfogyasztja.
Ha a vegyület szilárd anyagot képez, annak ellenére, hogy fizikailag különbözik a CaCO 3-tól, akkor toxikus hatásai nem léphetik túl az egyszerű kellemetlenséget és a szárazságot fizikai érintkezés vagy belélegzés után.
Alkalmazások
-A kalcium-hidrogén-karbonát-oldatokat régóta használják régi papírok, különösen műalkotások vagy történelmileg fontos dokumentumok mosására.
- A hidrogénkarbonát-oldatok használata nemcsak azért fontos, mert semlegesítik a papírban levő savakat, hanem a lúgos kalcium-karbonát-tartalékot is biztosítják. Az utóbbi vegyület védelmet nyújt a papír későbbi károsodásainak.
-Mint más hidrogén-karbonátok, vegyi élesztőkben és pezsgőtablettákban vagy porkészítményekben használják. Ezenkívül kalcium-hidrogén-karbonátot használnak élelmiszer-adalékanyagként (ennek a sónak a vizes oldatai).
-Bikarbonát oldatokat használtak az oszteoporózis megelőzésére. Azonban mellékhatásokat, például hiperkalcémiát, metabolikus alkalózist és veseelégtelenséget figyeltek meg egy esetben.
-Kálcium-bikarbonátot adnak időnként intravénásan, hogy a hypokalemia depressziós hatása a szívműködésre korrigálódjon.
- És végül: kalciumot szolgáltat a testnek, amely az izmok összehúzódásának mediátora, ugyanakkor korrigálja a hypokalemikus állapotban előforduló acidózist.
Irodalom
- Wikipedia. (2018). Kalcium-bikarbonát. Forrás: en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (2017. október 03.). Mi a kalcium-bikarbonát? Helyreállítva: livestrong.com
- Science Learning Hub. (2018). Karbonát kémia. Helyreállítva: sciencelearn.org.nz
- Pubchem. (2018). Kalcium-bikarbonát. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht és Irene Brückle. (1997). A kalcium-bikarbonát és a magnézium-hidrogén-karbonát-oldatok használata kis védelmi műhelyekben: felmérés eredménye. Helyreállítva: cool.conservation-us.org