- Структура
- Водени раствори
- Хипотетичка чврста супстанца
- Стабилност: НаХЦО
- Ца (ХЦО)
- Физичка и хемијска својства
- Хемијска формула
- Молекуларна тежина
- Физичко стање
- Растворљивост у води
- Тачке топљења и кључања
- Пожарна тачка
- Ризици
- Апликације
- Референце
Калцијум-бикарбонат је неорганска со са хемијском формулом Ца (ХЦО 3 ) 2 . У природи потиче од калцијумовог карбоната који је присутан у вапненачким камењем и минералима попут калцита.
Калцијум бикарбонат је растворљивији у води него калцијум карбонат. Ова карактеристика омогућила је формирање кршких система у кречњачким стијенама и у структури пећина.
Извор: Пикабаи
Подземна вода која пролази кроз пукотину постаје засићена због премјештања угљендиоксида (ЦО 2 ). Ове воде еродирају кречњачке стијене ослобађајући калцијум карбонат (ЦаЦО 3 ) који ће формирати хидрогенкарбонат, према следећој реакцији:
ЦаЦО 3 (с) + ЦО 2 (г) + Х 2 О (л) => Ца (ХЦО 3 ) 2 (ак)
Ова реакција се дешава у пећинама одакле потичу врло тврде воде. Калцијум бикарбонат није у чврстом стању, већ у воденом раствору, заједно са Ца 2+ , бикарбонатом (ХЦО 3 - ) и карбонатним јоном (ЦО 3 2- ).
Након тога, смањењем засићења угљен-диоксида у води, долази до обрнуте реакције, односно трансформације бикарбоната калцијума у калцијум-карбонат:
Ца (ХЦО 3 ) 2 (ак) => ЦО 2 (г) + Х 2 О (л) + ЦаЦО 3 (а)
Калцијум карбонат је слабо растворљив у води, што узрокује да се таложење појави као чврста супстанца. Горња реакција је веома важна у стварању сталактита, сталагмита и других спелеотема у пећинама.
Ове стеновите структуре настају од капљица воде које падају са плафона пећина (горња слика). ЦаЦО 3 присутан у капљицама воде кристализира у стварању наведених структура.
Чињеница да се бикарбонат калцијума не налази у чврстом стању отежала је његову употребу, а пронађено је мало примера. Исто тако, тешко је пронаћи информације о његовим токсичним ефектима. Постоји извештај о низу нежељених дејстава из његове употребе као лечења за спречавање остеопорозе.
Структура
Извор: Аутор: Епоп, из Викимедиа Цоммонс
На горњој слици приказана су два аниона ХЦО 3 - и катион Ца 2+ који електростатички делују. Према слици, Ца 2+ би требало да се налази у средини, јер се на овај начин ХЦО 3 - не би одбијао један од другог због негативних набоја.
Негативни набој у ХЦО 3 - је делокализован између два атома кисеоника, резонанцом између карбонилне групе Ц = О и везе Ц-О - ; док је у ЦО 3 2– , она се делокализује између три атома кисеоника, пошто је веза Ц - ОХ депротоназована и стога може добити резонанцу негативан набој.
Геометрије ових јона могу се сматрати сферама калцијума окруженим равним троуглом карбоната са хидрогенираним концем. У односу на однос величине, калцијум је знатно мањи од ХЦО 3 - јона .
Водени раствори
Ца (ХЦО 3 ) 2 не може формирати кристалне чврсте материје и заправо се састоји од водених раствора ове соли. У њима су јони нису сами, као у слици, него окружени Х 2 О молекула .
Како комуницирају? Сваки јон окружен је хидратантном сфером која ће зависити од метала, поларитета и структуре растворених врста.
Ца 2+ координате са атоми кисеоника у води тако да формирају водени комплекс, Ца (ОХ 2 ) н 2+ где је н генерално сматра шест; то јест, "водени октаедар" око калцијума.
Док ХЦО 3 - аниони делују или са водоничним везама (О 2 ЦО - Х-ОХ 2 ) или са водониковим атомима у смеру негативног наелектрисања, делакализира се (ХОЦО 2 - Х - ОХ, диполна интеракција - јона).
Ове интеракције између Ца 2+ , ХЦО 3 - и воде су толико ефикасне да чине калцијум бикарбонат веома растворљив у том растварачу; за разлику од ЦаЦО 3 , у коме су електростатске привлачности између Ца 2+ и ЦО 3 2– врло јаке, таложе се из водене растворе.
Поред воде, постоје и молекули ЦО 2 који споро реагују да би испоручили више ХЦО 3 - (у зависности од пХ вредности).
Хипотетичка чврста супстанца
До сада, величина и набоји јона у Ца (ХЦО 3 ) 2 , као ни присуство воде, објашњавају зашто чврсто једињење не постоји; то јест, чисти кристали који се могу окарактерисати рендгенском кристалографијом. Ца (ХЦО 3 ) 2 није ништа друго до јони присутни у води из које кавернозне формације и даље расту.
Ако се Ца 2+ и ХЦО 3 - могу изоловати из воде избегавајући следећу хемијску реакцију:
Ца (ХЦО 3 ) 2 (ак) → ЦаЦО 3 (с) + ЦО 2 (г) + Х 2 О (л)
Онда они могу да се групишу у беле кристалне чврсте супстанце са стехиометријским односом 2: 1 (2ХЦО 3 / 1ЦА). Не постоје студије о његовој структури, али то би се могло упоредити са НаХЦО 3 (пошто магнезијум бикарбонат, Мг (ХЦО 3 ) 2 , не постоји као чврста супстанца) или са ЦаЦО 3 .
Стабилност: НаХЦО
НаХЦО 3 кристализује у моноклиничком систему, а ЦаЦО 3 у тригоналном (калцитном) и орторхомбичном (арагонитном) систему. Ако би На + био замењен Ца2 + , кристална решетка би се дестабилизовала већом разликом у величинама; Другим речима, На +, зато што је мањи, формира стабилнији кристал са ХЦО 3 - у поређењу са Ца 2+ .
У ствари, Ца (ХЦО 3 ) 2 (ак) треба вода да испарава тако да се њени јони могу груписати у кристал; али његова кристална решетка није довољно јака да би то урадила на собној температури. Загријавањем воде долази до реакције распадања (једнаџба изнад).
Са На + јоном у раствору, формирао би кристал са ХЦО 3 - пре термичког разлагања.
Разлог зашто Ца (ХЦО 3 ) 2 не кристализира (теоретски) је због разлике у јонским полумјерима или величинама његових јона који не могу формирати стабилан кристал пре распада.
Ца (ХЦО)
Ако би се са друге стране Х + додао кристалним структурама ЦаЦО 3 , њихова физичка својства драстично би се променила. Можда им тачке топљења значајно опадају, па чак и морфологије кристала завршавају модификоване.
Да ли би било вредно покушати синтезу чврстог Ца (ХЦО 3 ) 2 ? Потешкоће би могле премашити очекивања, а сол са ниском структурном стабилношћу можда неће пружити значајне додатне користи ни у једној примени у којој су друге соли већ коришћене.
Физичка и хемијска својства
Хемијска формула
Ца (ХЦО 3 ) 2
Молекуларна тежина
162,11 г / мол
Физичко стање
Не појављује се у чврстом стању. Налази се у воденом раствору и покушаји да се испаравањем воде претворе у чврсту супстанцу нису били успешни јер постаје калцијум-карбонат.
Растворљивост у води
16,1 г / 100 мл на 0 ° Ц; 16,6 г / 100 мл на 20 ° Ц и 18,4 г / 100 мл на 100 ° Ц. Ове вредности указују на висок афинитет молекула воде за Ца (ХЦО 3 ) 2 јоне , као што је објашњено у претходном одељку. У међувремену, само 15 мг ЦаЦО 3 раствара се у литри воде, што одражава његове снажне електростатичке интеракције.
Пошто Ца (ХЦО 3 ) 2 не може да формира чврсту супстанцу, његова растворљивост се не може експериментално одредити. Међутим, имајући у виду услове креиране ЦО 2 растворен у води окружује кречњак, маса калцијума раствореног на температури Т може се израчунати; маса која би била једнака концентрацији Ца (ХЦО 3 ) 2 .
На различитим температурама, растворена маса расте, што је приказано вредностима на 0, 20 и 100 ° Ц. Затим према овим експериментима, утврђено је колико Ца (ХЦО 3 ) 2 раствара у околини ЦаЦО 3 у воденом медијуму Газиран са ЦО 2 . Једном када гасовити ЦО 2 изађе , ЦаЦО 3 ће се таложити, али не и Ца (ХЦО 3 ) 2 .
Тачке топљења и кључања
Кристална решетка Ца (ХЦО 3 ) 2 је много слабија од оне ЦаЦО 3 . Ако се може добити у чврстом стању, а температура на којој се топи мерити у фузиометру, вредност ће се сигурно добити знатно испод 899 ° Ц. Слично би се очекивало и код одређивања тачке кључања.
Пожарна тачка
Није запаљив.
Ризици
Пошто ово једињење не постоји у чврстом облику, мало је вероватно да представља ризик од руковања са његовим воденим растворима, јер и јони Ца 2+ и ХЦО 3 - нису штетни у малим концентрацијама; и према томе, већи ризик од гутања ових раствора могао би настати само због опасне дозе унесеног калцијума.
Ако би једињење формирало чврсту супстанцу, иако се физички може разликовати од ЦаЦО 3 , његови токсични ефекти не могу прелазити обичне нелагодности и сушење након физичког контакта или удисања.
Апликације
- Раствори калцијум-бикарбоната одавно се користе за прање старих папира, нарочито уметничких дела или историјски важних докумената.
- Употреба раствора бикарбоната је корисна, не само зато што неутрализирају киселине у папиру, већ обезбеђују и алкалну резерву калцијум-карбоната. Последње једињење пружа заштиту за будуће оштећење папира.
-Као и други бикарбонати, користи се у хемијским квасцима и у облику шумећих таблета или прашкастих формулација. Поред тога, калцијум бикарбонат се користи као додатак храни (водени раствори ове соли).
-Бикарбонатни раствори су коришћени у превенцији остеопорозе. Међутим, примећени су нежељени ефекти као што су хиперкалцемија, метаболичка алкалоза и затајење бубрега у једном случају.
-Царцијум бикарбонат се повремено примењује интравенски да би се поправио депресивни ефекат хипокалемије на функцију срца.
-На крају, он пружа калцијуму телу који је посредник мишићне контракције, истовремено исправљајући ацидозу која може настати у хипокалемичном стању.
Референце
- Википедиа. (2018). Сода бикарбона. Преузето са: ен.википедиа.орг
- Сирах Дубоис (03.10.2017). Шта је бикарбонат калцијума? Опоравило од: ливестронг.цом
- Сциенце Леарнинг Хуб (2018). Карбонатна хемија. Опоравак од: сциенцелеарн.орг.нз
- ПубЦхем. (2018). Сода бикарбона. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
- Ами Е. Гербрацхт и Ирене Бруцкле. (1997). Употреба раствора калцијум бикарбоната и магнезијум бикарбоната у малим конзерваторским радионицама: резултати анкете. Опоравак са: цоол.цонсерватион-ус.орг