Związek nieorganiczny, kwas węglowy i sól wapniowa
Formuła węglanu wapnia
Krótka charakterystyka węglanu wapnia:
Węglan wapnia to biała substancja nieorganiczna.
Wzór chemiczny węglanu wapnia CaCO3.
Węglan wapnia (węglan wapnia) jest nieorganicznym związkiem chemicznym, solą kwasu węglowego i wapnia.
Praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. Nierozpuszczalny w etanolu. Łatwo rozpuszcza się w kwasach z wydzieleniem dwutlenku węgla.
Węglan wapnia rozkłada się podczas zapłonu. Jednak pod nadciśnieniem dwutlenek węgla (CO2) topi się bez rozkładu.
Węglan wapnia jest głównym składnikiem osadów i skał (wapień, kreda, marmur, dolomit, trawertyn, aragonit, tufy wapienne), a także jest częścią skorupy jaj ptasich. Naturalne zasoby węglanu wapnia są ogromne, jest to pospolity minerał, występujący na wszystkich kontynentach Ziemi. Niektóre z tych skał są prawie w całości złożone z węglanu wapnia z niewielkimi zanieczyszczeniami.
Występuje w postaci trzech krystalicznych modyfikacji:
Kalcyt i aragonit to stabilne krystaliczne modyfikacje. Waterit jest najmniej stabilnym rodzajem węglanu wapnia i bardzo szybko zmienia się w kalcyt lub aragonit w wodzie. Waterit występuje stosunkowo rzadko.
Zarejestrowany jako biały barwnik spożywczy E170.
Właściwości fizyczne węglanu wapnia:
Nazwa parametru: Synonimy i nazwy w języku obcym Stan skupienia (przy 20 ° C i ciśnieniu atmosferycznym 1 atm.) Gęstość aragonitu (stan skupienia – ciało stałe, przy 20 ° C), kg / m3 Gęstość aragonitu (stan skupienia – ciało stałe, przy 20 ° C), g / cm3 Gęstość kalcytu (stan skupienia – ciało stałe, w 20 ° C), kg / m3 Gęstość kalcytu (stan skupienia – ciało stałe, w 20 ° C), g / cm3 Temperatura topnienia aragonitu, ° C Temperatura topnienia kalcyt, ° C Rozpuszczalność w wodzie (25 oС), g / l
Gęstość węglanu wapnia
Gęstość (kalcyt) 2,74 g / cm³, (aragonit) 2,83 g / cm³.
Temperatura topnienia węglanu wapnia
Temperatura topnienia (kalcyt) 825 ° C, (aragonit) 1339 ° C,
Temperatura rozkładu węglanu wapnia
Właściwości chemiczne węglanu wapnia. Reakcje chemiczne węglanu wapnia:
Węglan wapnia jest średnią solą utworzoną przez mocną zasadę (wodorotlenek wapnia Ca (OH) 2) i słaby kwas (kwas węglowy H2CO3).
Wodne roztwory CaCO3 mają słabo zasadowy odczyn.
Właściwości chemiczne węglanu wapnia są podobne do właściwości innych węglanów metali.
Właściwości chemiczne
Po podgrzaniu do 900-1000 ° C rozkłada się na kwaśny tlenek – dwutlenek węgla CO2 i główny tlenek – wapno palone CaO:
Rozpuszcza się w wodzie z nadmiarem dwutlenku węgla tworząc kwaśną sól – wodorowęglan wapnia Ca (HCO3) 2:
W wyniku tej reakcji powstają stalaktyty, stalagmity. Naturalne wody podziemne, bogate w dwutlenek węgla, rozpuszczają słabo rozpuszczalny węglan wapnia z utworzeniem wodorowęglanu wapnia znacznie lepiej niż rozpuszczalny w wodzie wodorowęglan wapnia, gdy woda gruntowa jest uwalniana w postaci kropli ze stropów jaskiń, gdy dostaje się do powietrza o niskim stężeniu dwutlenku węgla, odwrotna reakcja przemiany wodorowęglanu wapnia w słabo zachodzi rozpuszczalny osad węglanu wapnia, który tworzy piękne naturalne formy w jaskiniach, a jaskinie krasowe są tworzone przez ten sam mechanizm.
Podczas wypalania w temperaturach powyżej 1500 ° C z węglem, na przykład w postaci koksu, tworzy węglik wapnia i tlenek węgla:
Znaczenie biologiczne
Uważa się, że węglan wapnia jest nietoksyczny. MPC 180 mg / dm³ (w wodzie, z obowiązkową kontrolą jonów wapnia). LD50 u szczurów wynosi około 6400 mg / kg.
Otrzymywanie węglanu wapnia
Przemysłowa metoda wytwarzania węglanu wapnia polega na rozwoju jego złóż w naturze.
W laboratorium węglan wapnia otrzymuje się przez gaszenie wapna palonego, a następnie przedmuchiwanie dwutlenku węgla.
Tlenek wapnia (wapno palone) miesza się z wodą. Rezultatem jest tak zwane mleko wapienne (wodorotlenek wapnia).
Ponieważ wodorotlenek wapnia rozpuszcza się w wodzie w niewielkiej ilości, po przefiltrowaniu mleka wapiennego uzyskuje się klarowny roztwór – wodę wapienną, która staje się mętna po przejściu przez nią dwutlenku węgla (dwutlenku węgla). Rezultatem jest węglan wapnia, który wytrąca się.
Gdzie wydobywa się węglan wapnia?
Na wszystkich kontynentach występują kredowe złoża węglanu wapnia. Wiele firm zajmuje się wydobyciem, ale 70% produkcji należy do kilkunastu firm z Europy, wśród których prym wiodą szwajcarska Omya i francuskie Imerys. Jednak około 10 lat temu chińskie przedsiębiorstwa były aktywnie zaangażowane w wydobycie naturalnych węglanów i produkcję E 170. Teraz ich udział w rynku stale rośnie, stopniowo zawężając sprzedaż europejskich produktów.
Na terytorium , np. W Biełgorodzie i Woroneżu, występują również utwory kredowe nadające się do ekstrakcji węglanu wapnia.
Najlepszy proszek pochodzi z przemysłowej obróbki marmuru. Do produkcji składnika farmaceutycznego i barwnika spożywczego E 170 kamień poddaje się szlifowaniu i wieloetapowemu czyszczeniu.
Zdecydowana większość węglanu wapnia ekstrahowanego z minerałów jest wykorzystywana w przemyśle. Czysty węglan wapnia (na przykład do użytku spożywczego lub farmaceutycznego) może być wykonany z naturalnego minerału o niskim poziomie szkodliwych zanieczyszczeń, takiego jak marmur.
W laboratorium węglan wapnia można przygotować przez wstępne gaszenie tlenku wapnia – wapna palonego. Tworzy to wodorotlenek wapnia, a następnie dwutlenek węgla jest wdmuchiwany do zawiesiny w celu uzyskania węglanu wapnia:
Bycie w naturze
Węglan wapnia występuje w minerałach jako polimorfy:
Najbardziej rozpowszechniona jest trygonalna struktura krystaliczna kalcytu.
Minerały węglanu wapnia znajdują się w następujących skałach:
W skorupie ziemskiej często występują złogi węglanu wapnia w postaci formacji wapiennych i kredowych. Są pochodzenia organicznego, rzadziej chemogenicznego.
Organiczne pochodzenie wiąże się ze złożami pozostałości dawnych organizmów morskich: zooplanktonu, mięczaków, koralowców itp., Głównie w okresie kredowym.
Skały, takie jak wapień, kreda, marmur, trawertyn i inne tufy wapienne, składają się prawie w całości z węglanu wapnia z różnymi zanieczyszczeniami.
W naturze występują trzy krystaliczne modyfikacje węglanu wapnia (minerały o tym samym składzie chemicznym, ale o innej strukturze krystalicznej): kalcyt, aragonit i wateryt (wateryt).
Kalcyt jest najbardziej stabilną i powszechną krystaliczną odmianą węglanu wapnia. Około 10% wszystkich skał osadowych to wapienie złożone z kalcytowych pozostałości muszli najprostszych organizmów morskich.
Aragonit jest drugą najbardziej stabilną i rozpowszechnioną krystaliczną odmianą CaCO3. Uformowany głównie w skorupiakach i szkieletach koralowców. Aragonit może również powstawać w procesach nieorganicznych (pochodzenie chemogeniczne), na przykład w jaskiniach krasowych lub źródłach hydrotermalnych w wyniku chemicznego wytrącania z roztworów wodnych lub odparowywania wody.
Waterit jest najmniej stabilnym typem węglanu wapnia i bardzo szybko zmienia się w kalcyt lub aragonit w wodzie. Występuje stosunkowo rzadko, gdy jego struktura krystaliczna jest stabilizowana przez takie lub inne zanieczyszczenie.
Zastosowanie i zastosowania węglanu wapnia:
Węglan wapnia znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu i na potrzeby domowe:
– w życiu codziennym do wybielania sufitów, malowania pni drzew;
– w przemyśle celulozowo-papierniczym – w produkcji papieru jako wybielacz, wypełniacz i odtleniacz;
– jako dodatek do żywności w przemyśle spożywczym;
– jako wypełniacz przy produkcji tworzyw sztucznych, farb, gumy, chemii gospodarczej itp .;
– w produkcji artykułów higienicznych (na przykład pasty do zębów) i leków;
– jako wypełniacz przy produkcji szpachli i uszczelniaczy,
– w rolnictwie do odtleniania kwaśnych gleb.
Masowa produkcja / użytkowanie
Oczyszczony z zanieczyszczeń węglan wapnia znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle papierniczym i spożywczym, jako wypełniacz przy produkcji tworzyw sztucznych, farb, gumy, chemii gospodarczej, w budownictwie.
W produkcji papieru węglan wapnia jest używany jednocześnie jako wybielacz, wypełniacz i odtleniacz.
Wykorzystywany jest do produkcji szkła krzemianowego, – materiału do produkcji szkła okiennego, butelek szklanych, włókna szklanego.
Znajduje zastosowanie w produkcji artykułów higienicznych (np. Pasty do zębów), w medycynie.
Jest często stosowany w przemyśle spożywczym jako środek przeciwzbrylający i przeciwzbrylający do produktów mlecznych w proszku.
Spożycie w ilości przekraczającej zalecaną dawkę (1,5 g dziennie) może wywołać zespół kwasu mlekowego (zespół Burnetta). Zalecany przy chorobach tkanki kostnej.
Producenci tworzyw sztucznych są jednym z głównych odbiorców czystego węglanu wapnia (ponad 50% całego zużycia). Stosowany jako wypełniacz i barwnik węglan wapnia jest potrzebny do produkcji polichlorku winylu (PVC), włókien poliestrowych (crimplen, lavsan itp.), Poliolefin. Produkty wykonane z tego typu tworzyw sztucznych są wszechobecne – rury, armatura, płytki, płytki, linoleum, dywany itp. Węglan wapnia stanowi około 20% pigmentu barwiącego używanego do produkcji farb.
Budownictwo jest kolejnym ważnym konsumentem węglanu wapnia. Na przykład jako wypełniacz do szpachli i uszczelniaczy.
Węglan wapnia jest również ważnym składnikiem w produkcji chemii gospodarczej – środków do czyszczenia urządzeń sanitarnych, pasty do butów.
Węglan wapnia jest szeroko stosowany do odtleniania kwaśnych gleb.
Przemysłowe zastosowania węglanu wapnia
Właściwości fizykochemiczne węglanu wapnia zadecydowały o szerokim potencjale jego zastosowania w różnych gałęziach przemysłu. Kreda używana jest do produkcji:
Również naturalny węglan wapnia jest używany w różnych przemysłowych systemach czyszczenia. Skutecznie zastępuje niebezpieczne narkotyki syntetyczne, co pomaga chronić środowisko. Węglan wapnia jest przydatny na polach uprawnych – z jego pomocą przywracają i utrzymują równowagę kwasowo-zasadową gleby.
Zastosowanie w żywności
Naturalny węglan wapnia stosowany jest w kuchni jako naturalny barwnik spożywczy, proszek do pieczenia, regulator kwasowości, wypełniacz.
Ponadto substancja zapobiega zbrylaniu się i zlepianiu produktów sypkich.
Węglan wapnia znajduje się w produktach mlecznych i mlekowych: serze, mleku skondensowanym, śmietanie, jogurtach. Ponadto przydatny dodatek jest używany do przygotowywania żywności dla niemowląt, konserw, batonów czekoladowych.
Korzyści i szkody dla organizmu związane z węglanem wapnia
Jak już się dowiedzieliśmy, węglan wapnia nie jest szkodliwy dla organizmu. Dowodem na to jest stosowanie w farmaceutykach: substancja obecna jest w suplementach diety i preparatach witaminowych mających na celu wyeliminowanie niedoboru wapnia.
Korzyści płynące z E 170 są oczywiste: substancja wspomaga funkcje życiowe organizmu, stabilizuje ciśnienie krwi, stymuluje pracę mięśnia sercowego, odpowiada za krzepnięcie krwi i tworzenie struktur kostnych.
W celu lepszego wchłaniania zaleca się spożywanie węglanu wapnia w połączeniu z witaminą D.
Farmakodynamika i farmakokinetyka
Kiedy środek dostanie się do przewodu pokarmowego, kwas solny jest neutralizowany , a kwasowość soku żołądkowego ogólnie spada. Efekt stosowania Węglanu Wapnia pojawia się dość szybko, jednak po ustaniu działania może wystąpić efekt odwrotny, zwiększa się wydzielanie soku żołądkowego. Substancja normalizuje poziom elektrolitów, hamuje aktywność osteoklastów , spowalnia procesy niszczenia tkanki kostnej.
Wskazania do stosowania
W przypadku przedawkowania może wystąpić hiperkacemia (przyjmowanie więcej niż 2 gramy dziennie). Objawy: ogólne osłabienie, bóle głowy , anoreksja , brak apetytu, wymioty, zaparcia , pragnienie, letarg, wielomocz , bóle stawów i mięśni, zaburzenia rytmu serca, choroby nerek.
Wykazano, że wypłukuje żołądek, podaje ofierze enterosorbenty i przeprowadza leczenie objawowe.
Połączone stosowanie leku z antybiotykami tetracyklinowymi może prowadzić do zmniejszenia ich skuteczności i stężenia w osoczu.
W przypadku skojarzenia leku z diuretykami tiazydowymi ryzyko wystąpienia zasadowicy metabolicznej i hiperkalcemii jest większe .
Węglan wapnia spowalnia wchłanianie innych leków.
Wzmacnia drażniące działanie indometacyny .
W połączeniu z lewotyroksyną osłabia efekt przyjmowania anabolika.
W przypadku długotrwałego leczenia lekiem zaleca się kontrolowanie stężenia wapnia w osoczu.
Przy przyjmowaniu dużych dawek leku i dużych ilości produktów mlecznych może rozwinąć się hiperkalcemia i zespół zasadowości mlekowej.
Nie można stosować leku w postaci tabletek do leczenia krzywicy , próchnicy i osteoporozy jako środka zobojętniającego kwas .
W czasie ciąży i laktacji
Substancja jest często przepisywana kobietom w ciąży i matkom karmiącym.
