引言:
碳酸钙是一种常见的化合物,化学式为CaCO3,是一种结晶状的固体物质。在自然界中,碳酸钙存在于大理石、石灰岩、珊瑚礁以及贝壳等多种形式中。由于碳酸钙的多样用途和重要性,深入了解其性质和用途对各行各业都具有重要意义。
简介:什么是碳酸钙?
碳酸钙是一种化合物,化学式为 CaCO3。它是岩石中常见的物质,如矿物方解石和文石,最显着的是白垩和石灰石、蛋壳、腹足类贝壳、贝类骨骼和珍珠。含有大量碳酸钙或类似碳酸钙的材料被描述为钙质。碳酸钙是农业石灰中的活性成分,当硬水中的钙离子与碳酸根离子反应形成水垢时产生碳酸钙。它作为钙补充剂或抗酸剂具有医疗用途,但过量食用可能是危险的,并导致高钙血症和消化问题。
1. 碳酸钙的结构式
1.1 结构式解析
碳酸钙的化学式为CaCO3。它的分子式代表一个钙原子、一个碳原子和三个氧原子。摩尔质量的碳酸钙(CaCO3)约为 100.09 克/摩尔,即碳酸钙分子量为100.09。碳酸钙形成特定的晶体结构,广泛存在于岩石、贝壳和珍珠中,并在农业、建筑和制药等领域有重要应用。作为一种离子化合物,碳酸钙的阳离子为Ca2+,阴离子为CO32-,其晶体结构呈三角晶格。
在正常条件下,CaCO3 的热力学稳定形式是六方 β-CaCO3(方解石矿物)。可以制备其他形式,密度更大(2.83 g/cm3)的正交 λ-CaCO3(文石矿物)和六方 μ-CaCO3,以方解石矿物的形式出现。霰石形式可通过在 85 °C 以上的温度下沉淀来制备;球霰石形式可通过在 60 ℃下沉淀来制备。方解石中钙原子与六个氧原子配位;霰石中钙原子与九个氧原子配位。球霰石的结构尚不完全清楚。碳酸镁 (MgCO3) 具有方解石结构,而碳酸锶 (SrCO3) 和碳酸钡 (BaCO3) 采用霰石结构,这反映了它们较大的离子半径。
1.2 碳酸钙路易斯结构
分子的路易斯结构是对其分子结构的图示,展示了原子之间的结合方式和排列顺序。对于碳酸钙(CaCO3),其路易斯结构可以如下描述:
(1)识别原子及其价电子数
钙(Ca)有2个价电子。
碳(C)有4个价电子。
氧(O)有6个价电子。
(2)确定总价电子数
2 × 1 (ca) + 1 × 4(c) + 3 × 6 (30) = 2 + 4 + 18 = 24 个电子
(3)排列原子
通常将电负性最低的原子作为中心原子。在碳酸钙中,中心原子是碳(C)。使用单键连接原子,每个键代表2个电子。将剩余的电子分布在原子周围,以满足八电子规则(氢除外,其遵循二电子规则)。
2. 哪些东西是由碳酸钙制成的?
碳酸钙具有广泛的应用领域。自古以来,石灰石被烧成生石灰(CaO),经过熟化形成熟石灰(Ca(OH)2),并与沙子混合制成砂浆。石灰石是波特兰水泥的重要组成部分,常用作冶金工艺中的助熔剂,例如铁矿石的冶炼过程中。碎石灰石被广泛应用于护岸石、混凝土和沥青混合料的骨料,以及作为农业石灰和药物的惰性成分。作为大理石,碳酸钙用于雕塑和雕刻,是一种流行的饰面石材,并广泛应用于抛光板的制造。
从天然来源获得的碳酸钙可用作各种产品的填料,例如纸张、陶瓷、玻璃、塑料和油漆。合成碳酸钙称为“沉淀”碳酸钙,用于需要高纯度的产品,例如药物(抗酸药和膳食钙补充剂)、食品(发酵粉)和实验室用途。
3. 哪些食物含有碳酸钙?
碳酸钙是一种用途广泛的成分,具有稳定、抗结块和增稠的特性。碳酸钙可作为添加剂存在于食物中,最常见的食物包括:
蛋糕、糕点和糖果。
锭剂、口香糖和软糖。
植物奶油。
酱汁。
肉制品。
冰淇淋。
酒、麦片和能量零食。
糖果。
水果和谷类饮料。
参考:
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_carbonate
[2]https://www.britannica.com/science/calcium-carbonate
[3]https://baike.baidu.com/item/
[4]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/
碳酸钙是一种常见的有机化合物,广泛存在于石灰石和大理石中,以及一些动物的外壳和骨骼中,具有多种用途。
根据生产方法的不同,碳酸钙可以分为以下几种类型:
1、重质碳酸钙
通过机械方法,如高压膜或雷蒙磨,将天然的石灰石或贝壳等粉碎得到。
2、轻质碳酸钙
也称为沉淀碳酸钙,将石灰石等原材料经过断烧生成石灰和二氧化碳,再经过水消化石灰石,得到石灰乳,然后通过二氧化碳碳化成碳酸钙进行沉淀,最后脱水、干燥和粉碎。
3、胶体碳酸钙
也称为活性碳酸钙,通过对轻质碳酸钙或重质碳酸钙进行表面改性剂处理得到。
4、晶体碳酸钙
纯白色的六方结晶性粉末,可溶解在酸中,但几乎不溶解在水中。
以上介绍了碳酸钙的不同类型。可以看出,碳酸钙有重质碳酸钙、轻质碳酸钙、晶体碳酸钙和胶体碳酸钙等多种类型。
碳酸钙是一种无机化合物,常见于白灰岩和大理石等岩石中,也是某些动物骨骼或外壳的组成部分。碳酸钙具有广泛的用途。
1、重质碳酸钙,也称为重钙,是通过机械方法将天然石灰石或贝壳粉碎而得。
2、轻质碳酸钙,也称为轻钙或沉淀碳酸钙,是通过石灰石等原料经过断烧、干燥和粉碎等多道工序制得。
3、胶体碳酸钙,也称为活化碳酸钙或表面处理碳酸钙,通过表面改性剂对轻质碳酸钙或重质碳酸钙进行改性得到。
4、晶体碳酸钙是纯白色的六方结晶型粉末,几乎不溶于水但可溶于酸。
5、纳米碳酸钙具有广泛的应用,可增加或调节材料的刚性、韧性和弯曲强度。在橡胶制品中,能使橡胶更光滑、具有更好的生长性和耐弯曲性能。
以上是关于碳酸钙的不同类型的介绍,每种类型都有其独特的特点。
活性碳酸钙与非活性碳酸钙的区别可以从以下几个要点来区分:
活性碳酸钙经过有机活性剂包覆处理,具有较强的疏水性能,这是活性钙与非活性产品最明显的区别。鉴别的方法也很简单:将少量产品放入清水中,经过一定时间的搅拌后,如果产品大部分悬浮于水面上,水质清澈不浑浊,则为活性钙;如果产品全部或大部分沉入水中,水变浑浊,则为非活性产品。
活性钙产品由于表面被低表面张力的有机活性剂分子包覆,其比表面能较未活化产品低,颗粒之间的黏滞阻力降低,颗粒的流动性能提高,因此粉体具有类似于液体的流动性,而非活性产品的流动性能明显较差。需要注意的是,在相同的温度、湿度和产品水分条件下进行对比。
活性产品具有良好的流动性能,这就可以看出其分散性的差异。活性钙产品由于分散性好,在应用过程中与基料相溶性和分散性良好。颗粒的穿透能力也较强,容易形成粉尘。普通编织袋急包装的产品在装卸和使用过程中会产生较多的粉尘。
活性钙产品表面活性剂降低颗粒的表面能,使颗粒团聚结合力减弱,颗粒的粒度会明显减小。通过扫描电镜可以清楚地分辨出活性钙与非活性钙产品。
活性钙产品颗粒减小,使颗粒间的空隙率减小,同时颗粒的微观表面变得光滑平整。因此,在检测产品的吸油值时,活性钙产品较非活性产品低。
活性钙产品中一般含有1.0%-5.0%的有机活性剂,因此其碳酸钙含量较非活性产品低1%-5%。粒径越小的活性钙产品(如纳米碳酸钙),表面活性剂含量越高,其碳酸钙含量越低。
1、在橡胶工业中,活性钙可以改善分散性能和制品脱模性能,增加制品的表面光洁度和曲挠性,也能改善制品的加工性能和物理机械性能。
2、在塑料工业中,活性钙能改善塑料制品的柔韧性、强度和稳定性,还能改善制品的加工性能,大幅度增加填充量,减少模具的磨损。经过表面处理的碳酸钙填充于塑料和橡胶中的拉伸强度和冲击强度明显高于未经表面处理的碳酸钙填充体系,并且在加工过程中缩短捏合时间,提高生产效率。
3、在电缆制品中,活性钙能提高电绝缘性能,酸碱度适中,与树脂相容性好,能增加填充量,降低成本。尤其适合填充于PVC电线电缆料。
4、在高级油墨、涂料、造漆中,活性钙具有更好的分散性和稳定性,能增加制品的光泽度、透明度和快干等作用。