کربنات کلسیم
کربنات کلسیم در پوسته زمین به مقدار زیادی وجود داشته و در ترکیبات بسیاری از سنگها بعنوان ماده معدنی کلسیت و آراگونیت یافت می شود. این ماده جزء اصلی پوسته صدف ها، حلزون ها، تخم پرندگان و پوسته جانداران آبزی است. سنگ آهک یک سنگ رسوبی است که عمدتا از کلسیت ساخته شده است. کربنات کلسیم ماده مؤثر در آهک کشاورزی است و هنگامی ایجاد می شود که یون های کلسیم موجود در آب سخت با یون های کربنات برای ایجاد سنگ آهک واکنش نشان می دهند.
سنگ آهک
مشخصات کربنات کلیسیم
فرمول شیمیایی: caco۳ کربنات کلسیم
نام های دیگر: کلسیت، سنگ آهک، گچ فرنگی، آراگونیت و سنگ مرمر
درجه خلوص: ۵۰ – ۹۹ %
دانه بندی: ۶ تا ۱۰ میلی متر – مش ۴۰۰ تا ۳۵۰۰
بسته بندی: کیسه ۵۰ کیلوگرمی – جامبو یک تنی
.
ساختار شیمیایی
این ماده معدنی که در ایران به راحتی یافت می شود از خصوصیات کلی سایر کربنات ها بهره می برد که بطور خلاصه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کربنات کلسیم در واکنش با اسیدها، دی اکسید کربن آزاد می کند.
- CaCO۳(s) + ۲ H+(aq) → Ca۲+(aq) + CO۲(g) + H۲O
- اگر در معرض حرارت قرار بگیرد، دی اکسید کربن آزاد می کند که این عمل واکنش تجزیه حرارتی نام دارد. (Caco۳ به دمای بالاتر از ۸۴۰ درجه سانتی گراد نیاز دارد).
- CaCO۳(s) → CaO(s) + CO۲(g)
- کربنات کلسیم در واکنش با آب اشباع شده و دی اکسید کربن، تولید بی کربنات کلسیم محلول را می کند.
- CaCO۳(s) + CO۲(g) + H۲O(l) → Ca(HCO۳)۲
این واکنش بسیار مهم است زیرا تشکیل حفره ها و تولید آب سخت را طی فرسایش سنگ کربنات سبب می شود. یک شکل غیرمعمول کربنات کلسیم هگزا هیدرات (ikaite ( CaCO۳ · ۶H۲O است. ikaite فقط در دمای ۸ درجه سانتی گراد پایدار است.
.
آماده سازی
بخش عمده ای از کربنات کلسیم مورد استفاده در صنعت با استخراج از معادن تامین می شود.. کربنات کلسیم خالص که برای مصارف مواد غذایی یا دارویی کاربرد دارد می تواند از یک منبع خالص معادن (معمولاً مرمر) استخراج شود. کربنات کلسیم از اکسید کلسیم تهیه می شود. ابتدا آب اضافه شده تا هیدروکسید کلسیم حاصل شود ، سپس دی اکسید کربن از میان این محلول عبور داده شده تا کربنات کلسیم رسوب کند که در صنعت به عنوان کربنات کلسیم رسوب شده (رسوبی) شناخته می شود.
CaO + H۲O → Ca(OH)۲
Ca(OH)۲ + CO۲ → CaCO۳↓ + H۲O
.
ساختار کربنات کلسیم
فرم پایدار ترمودینامیکی CaCO۳ در شرایط عادی به شکل شش ضلعی β-CaCO۳ است که کلسیت معدنی نامیده می شود. اشکالی دیگری مانند آراگونیت معدنی ( orthorhombic λ-CaCO۳) و هگزاگونال μ-CaCO۳ نیز بعنوان واتریت معدنی یافت می شود.
فرم آراگونیت را می توان با ته نشینی در دمای بالاتر از ۸۵ درجه سانتیگراد تهیه کرد ، فرم vaterite را هم می توان با رسوب در دمای حدود ۶۰ درجه سانتیگراد تهیه کرد. تفاوت کلسیت و آراگونیت در تعداد اتم های اکسیژن است، اتم های کلسیم در کلسیت توسط شش اتم اکسیژن و در آراگونیت توسط ۹ اتم اکسیژن احاطه شده اند. ساختار واتریت (Vaterite) نیز هنوز بطور کامل شناخته نشده است.
.
موارد استفاده
کشاورزی
آهک کشاورزی ، گچ پودری یا سنگ آهک ، به ماده ای روشی ارزان برای خنثی سازی خاک اسیدی استفاده می شود. این ماده معدنی محیط را برای کاشت گیاه مهیا می کند. حتما به این نکته توجه داشته باشید که خاکهای ایران بطور طبیعی آهکی است و اصلا نیازی به استفاده از این ماده معدنی نمی باشد. منابع خارجی که در مورد مزایای استفاده از آهک در کاشت گیاهانی مانند گردو سخن گفته اند، صرفا در مورد خاک های اسیدی است. با توجه به مطالعات در مورد عمده خاک های ایران نه تنها کاربردی ندارد بلکه بسیار خطرناک و آسیب رسان است. کودهای کلسیم بالا، دارای ترکیبات متفاوتی هستند که کاربرد کشاورزی دارند.
.
صنایع بهداشتی و دارویی
- یکی از پرکاربردترین استفاده ها در تولید مکمل های غذایی و داروی خنثی سازی اسید معده (گاستریک معده) است.
- بعنوان یک اتصال دهنده فسفات برای درمان هیپرفسفاتمی استفاده می شود، با این روش از جذب بیشتر فسفات در روده و معده جلوگیری می شود.
- در صنایع داروسازی به عنوان یک پرکننده بی اثر و بی خطر برای قرص ها و سایر داروها استفاده می شود
- تولید اکسید کلسیم
- استفاده بعنوان مواد نگهدارنده مواد غذایی، بخصوص برای محصولات ارگانیک مانند سیب
- تولید داروهای ضد اسهال به دلیل داشتن خاصیت جذب سطحی
.
کابرد در صنعت
این ماده بعنوان پر کننده سطح شبکه های سلولزی کاغذ بکار رفته و سبب افزایش کیفیت چاپ در صنعت کاغذ سازی می شود. استفاده بعنوان رنگدانه و کاهنده در صنعت پلیمر و تولید محصولات PVC از دیگر کاربردهای این ماده است.
