Структура, својства, ризици и употреба калцијевог бикарбоната



Тхе калцијум бикарбонат је неорганска со са хемијском формулом Ца (ХЦО)3)2. Настаје у природи од калцијум карбоната који се налази у кречњачким стенама и минералима као што је калцит.

Калцијум бикарбонат је растворнији у води од калцијум карбоната. Ова карактеристика је омогућила формирање кршких система у кречњачким стијенама и структурирању пећина.

Подземне воде које пролазе кроз пукотине постају засићене у њиховом премјештању угљичног диоксида (ЦО2). Ове воде еродирају кречњачке стене које ослобађају калцијум карбонат (ЦаЦО3) који ће формирати калцијум бикарбонат, према следећој реакцији:

ЦаЦО3(с) + ЦО2(г) + Х2О (л) => Ца (ХЦО)3)2(ак)

Ова реакција се јавља у пећинама у којима настаје врло тврда вода. Калцијум бикарбонат се не налази у чврстом стању, већ у воденом раствору, заједно са Ца2+, бикарбонат (ХЦО)3-и карбонатни јон (ЦО32-).

Након тога, када се засићење угљендиоксида у води смањи, дешава се обрнута реакција, то јест трансформација калцијум бикарбоната у калцијум карбонат:

Ца (ХЦО)3)2(ак) => ЦО2 (г) + Х2О (л) + ЦаЦО3 (с)

Калцијум карбонат је слабо растворљив у води, што доводи до његовог таложења у чврстом стању. Горња реакција је веома важна у формирању сталактита, сталагмита и других спелеотама у пећинама.

Ове камене структуре формиране су од капљица воде које падају са плафона пећина (горња слика). Тхе ЦаЦО3 присутна у капљицама воде кристализује се у облику поменутих структура.

Чињеница да калцијум бикарбонат није нађен у чврстом стању је отежао његову употребу, и нађено је неколико примера. Такође, тешко је пронаћи информације о његовим токсичним ефектима. Постоји извештај о низу нежељених ефеката његове употребе као третмана за спречавање остеопорозе.

Структура

Два ХЦО аниона су приказана на горњој слици3- и Ца катион2+ интеракција електростатички. Тхе Ца2+ према слици, требало би да се налази у средини, јер то је начин на који су ХЦО3- не би се међусобно одбијали због својих негативних оптужби.

Негативна наплата у ХЦО3- она је делокализована између два атома кисеоника, резонанцијом између Ц = О карбонилне групе и Ц-О везе-; док је у ЦО32-, Ово је делокализовано између три атома кисеоника, пошто је веза Ц-ОХ депротонирана и стога може добити негативни набој резонанцом.

Геометрије ових јона могу се сматрати сферама калцијума окружене равним троугловима карбоната са хидрогенираним крајем. У погледу односа величине, калцијум је примјетно мањи од ХЦО иона3-.

Водени раствори

Ца (ХЦО)3)2 Не може да формира кристалне чврсте материје, и заиста се састоји од водених раствора ове соли. У њима јони нису сами, као на слици, већ окружени молекулама Х.2О.

Како су у интеракцији? Сваки ион је окружен сфером хидратације, која ће зависити од метала, поларитета и структуре растворених врста.

Тхе Ца2+ координира са атомима кисеоника воде да формира аквокомплекс, Ца (ОХ)2)н2+, где се н обично сматра шест; то јест, "водени октаедрон" око калцијума.

Док ХЦО аниони3- интеракцију са водоничним везама (ОР2ЦО-Х-ОХ2) или са атомима водоника у води у правцу делокализације негативног набоја (ХОЦО)2- Интеракција Х-ОХ, дипол-јон).

Ове интеракције између Ца2+, ХЦО3- и вода је толико ефикасна, да чине калцијум бикарбонат веома растворним у том растварачу; за разлику од ЦаЦО3, у којој су електростатичке атракције између Ца2+ и ЦО32- су веома јаке, таложе се из воденог раствора.

Поред воде, постоје и молекули ЦО2 који реагују споро да би обезбедили више ХЦО3- (зависно од пХ вредности).

Хипотетичка чврста маса

До сада, величине и набоји јона у Ца (ХЦО)3)2, нити присуство воде, објаснити зашто чврсто једињење не постоји; то јест, чисти кристали који се могу окарактерисати рендгенском кристалографијом.3)2 није ништа више од јона присутних у води из којих кавернозне формације настављају да расту.

Да Ца2+ и ХЦО3- могу се изоловати из воде избегавајући следећу хемијску реакцију:

Ца (ХЦО)3)2(ак) → ЦаЦО3(с) + ЦО2(г) + Х2О (л)

Затим се могу груписати у белу кристалну чврсту супстанцу са стехиометријским пропорцијама 2: 1 (2ХЦО3/ 1Ца). Не постоје студије о његовој структури, али се могу упоредити са НаХЦО3 (за магнезијум бикарбонат, Мг (ХЦО))3)2, нити постоји као солидно), или са ЦаЦО3.

Стабилност: НаХЦО3 вс Ца (ХЦО)3)2

НаХЦО3 кристализује у моноклинском систему и ЦаЦО3 у тригоналним (калцитним) и орторомбским (арагонитним) системима. Ако је На замењен+ за Ца2+, кристална мрежа би била дестабилизована већом разликом у величинама; то јест, На+ зато што је мањи, формира стабилнији кристал са ХЦО3- у поређењу са Ца2+.

Заправо, Ца (ХЦО)3)2(ак) вода треба да испари, тако да се њени иони могу груписати у кристал; али кристална решетка ове није довољно јака да то уради на собној температури. Када се вода загреје, дешава се реакција разлагања (горња једначина).

Бити На јон+ у раствору, то би формирало кристал са ХЦО3- пре термичке разградње.

Разлог зашто Ца (ХЦО)3)2 не кристализује (теоретски), већ је разлика у ионским радијусима или величинама њених јона, који не могу формирати стабилан кристал пре његовог разлагања.

Ца (ХЦО)3)2 вс ЦаЦО3

Ако је, с друге стране, додат Х+ кристалним структурама ЦаЦО3, драстично би променили своје физичке особине. Можда су њене тачке топљења значајно опале, па чак и морфологије кристала су модификоване.

Да ли би било вредно покушати синтезу Ца (ХЦО)3)2 солид? Тешкоће могу бити веће од очекивања, а сол са ниском структурном стабилношћу не може пружити значајне додатне користи у било којој примени где се већ користе друге соли.

Физичке и хемијске особине

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 настоји да се конвертује у чврсту супстанцу испаравањем воде, не ради као што се претвара у 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 високи афинитет молекула воде за Ца јоне (ХЦО)3)2, као што је објашњено у претходном одељку. У међувремену, само 15 мг ЦаЦО3 растварају се у литру воде, што одражава њихове јаке електростатске интеракције.

Зато што Ца (ХЦО)3)2 не може да формира чврсту супстанцу, њена растворљивост се не може експериментално одредити. Међутим, с обзиром на услове које је створио ЦО2 растворена у води која окружује кречњак, може се израчунати маса калцијума раствореног на температури Т; маса, која би била једнака концентрацији Ца (ХЦО)3)2.

При различитим температурама, растворена маса се повећава како показују вредности на 0, 20 и 100 ° Ц. Дакле, према овим експериментима, колико Ца (ХЦО) је одређено3)2 раствара се у близини ЦаЦО3 у воденој средини гасификованој са ЦО2. Једном када ЦО побегне2 гасовит, ЦаЦО3 ће се таложити, али не и Ца (ХЦО3)2.

Тачке фузије и кључања

Кристална мрежа Ца (ХЦО)3)2 је много слабији од ЦаЦО3. Ако се може добити у чврстом стању и измерити температуру на којој се топе унутар фузиометра, сигурно би добила вредност знатно испод 899ºЦ. Исто тако, исто се може очекивати у одређивању тачке кључања.

Тачка сагоревања

Није запаљив.

Ризици

Пошто ово једињење не постоји у чврстом облику, мало је вероватно да би то представљало ризик за манипулацију његовим воденим растворима, пошто оба2+ као ХЦО3- оне нису штетне у ниским концентрацијама; и због тога, највећи ризик који би ингестирао таква решења, могао би бити само због опасне дозе унесеног калцијума.

Ако је једињење формирало чврсту супстанцу, иако може бити физички различито од ЦаЦО3, Његови токсични ефекти не могу ићи даље од једноставних нелагодности и ресекција након физичког контакта или инхалације.

Усес

-Отопине ​​калцијум-бикарбоната користе се дуго времена за прање старих папира, посебно умјетничких дјела или повијесно важних докумената.

-Употреба раствора бикарбоната је корисна, не само зато што неутралишу киселине у папиру, већ и обезбеђују алкалну резерву калцијум карбоната. Ово последње једињење пружа заштиту за будућа оштећења на папиру.

-Као и други бикарбонати, он се користи у хемијским квасцима иу формулацијама шумећих таблета или прашака. Поред тога, калцијум бикарбонат се користи као додатак храни (водени раствори ове соли).

-Раствори бикарбоната су коришћени у превенцији остеопорозе. Међутим, секундарни ефекти као што су хиперкалцемија, метаболичка алкалоза и бубрежна инсуфицијенција уочени су у једном случају..

-Калцијум бикарбонат се примењује, повремено, интравенозно да би се исправио депресивни ефекат хипокалемије на срчану функцију.

-И на крају, обезбеђује калцијум телу, које је посредник мишићне контракције, а истовремено коригује ацидозу која се може јавити у хипокалемији..

Референце

  1. Википедиа. (2018). Калцијум бикарбонат. Такен фром: ен.википедиа.орг
  2. Сирах Дубоис. (3. октобар 2017). Шта је калцијум бикарбонат? Преузето са: ливестронг.цом
  3. Сциенце Леарнинг Хуб. (2018). Царбонате цхемистри. Преузето са: сциенцелеарн.орг.нз
  4. ПубЦхем. (2018). Цалциум Бицарбонате. Преузето са: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
  5. Ами Е. Гербрацхт & Ирене Бруцкле. (1997). Употреба раствора калцијум-бикарбоната и магнезијум-бикарбоната у малим конзерваторским радионицама: резултати истраживања. Преузето са: цоол.цонсерватион-ус.орг