Carbonat de calciu : Carbonatul de calciu (CaCO3) este compus din ioni de carbonat (CO32-) și ioni de calciu (Ca2 +). Această substanță albă are o masă molară de 100,1 g/mol.
Carbonatul de calciu este compusul major al calcarelor precum creta, dar și al marmurei. Este, de asemenea, principalul constituent al scoici d 'animale marinari, coral și melci, precum și scoici d 'ouă amnioți, cu excepția desigur a mamiferelor Therian (*) ale căror ouă interne sunt fără coajă.
(*) Theriani: Subclasă mamifere evoluate care își poartă puii înăuntru Développement, nu depuneți ouă, ca koala.
Carbonatul de calciu cristalizează în mod natural cu două forme cristaline principale: aragonit și calcit. Celelalte două forme cristaline sunt mai rare: vaterit și un hexahidrat, o formă intermediară instabilă care evoluează spre calcit. În procesele de cristalizare, poate apărea ca un coloid care conține cristale fine în forme mai stabile.
Ionul bicarbonat HCO3–, numit și hidrogencarbonat, stă la baza formării carbonatului de calciu CaCO3 care este slab solubil în apă și este principalul constituent al calcaros (calcar mineral într-un non pulverulent este nu solubil, calcarul în stare pulverulentă (de la 2 la 20 μm) este slab solubil):
- Ca2 + + 2 HCO3– → CaCO3 + H2CO3.
Într-un mediu acid, pe de altă parte, carbonatul de calciu este transformat în bicarbonat de calciu Ca (HCO3) 2, foarte solubil în apă. Această transformare are loc într-un mediu natural din dioxid de carbon CO2 mai mult sau mai puțin dizolvat îneau H2O, în funcție de presiunea parțială a CO2 și de temperatură, care formează acidul carbonic H2CO3. În aceste condiții, carbonații sunt expuși la dublu echilibru reversibil:
- CO2 (gaz) + H2O ⇋ H2CO3 (solubil)
- CaCO3 (insolubil) + H2CO3 (solubil) ⇋ Ca (HCO3) 2 (solubil)
O prezență a dioxid de carbon în apă duce deci la dizolvarea carbonaților; dar cantitatea de carbonat dizolvat depinde de dizolvarea dioxidului de carbon și deci de echilibrul acestuia cu atmosfera. În schimb, o restituire a dioxid de carbon (indus de schimbările de temperatură sau presiune, sau de prezența microalgelor) inversează reacția și precipită carbonați.
Prin urmare, formal este o sare, cu o bază slabă (Ca (OH) 2, pKa = 12,6) și un acid slab (H2CO3, pKa = 6,35), capabilă să reacționeze cu acizi tari pentru a da săruri de calciu, apă și dioxid de carbon, care este presiunea atmosferică și temperatură înconjurător, gazos et volatil :
CaC3 + 2 HCI → CO2 + H2O + CaCI2;
CaCO3 + 2 RCOOH → CO2 + H2O + Ca (RCOO) 2.
De la 800 ° C are loc o reacție de descompunere puternic endotermă:
CaCO3 → CaO + CO2.
CaO este var nestins, care face obiectul unei industrii foarte mari, a doua după rafinarea petrolului ca cantități și tone de CO2 produse, adică 800 kg de gaze cu efect de seră (GES) pentru o tonă de ciment, reprezentând 5% din emisiile de GES. la nivel mondial. Mai mult, pentru această reacție, carbonatul de calciu poartă, în anumite industrii, denumirea de carbonat de var, care era denumirea veche înainte ca calciul să fie izolat.
Chimia stării naturale: Carbonatul de calciu este foarte puțin solubil în apă pură (de ordinul a 15 până la 20 mg L-1 la 25 ° C), dar solubil în apă încărcată cu dioxid de carbon. Cu toate acestea, solubilitatea gazelor în apă crește odată cu presiunea și, spre deosebire de cea a majorității solidelor, scade atunci când temperatură crește. Aceasta explică anumite fenomene naturale.
De exemplu, carbonatul de calciu este depus ca tartru în cazane, mașini de spălat, aparate de cafea, et sur le iubitor din cafetiere, A ceainice, ...
Se depune si la iesirea din robinete, unde presiunea scade brusc.
Anumite surse, numite pietrificante, cu ape foarte bogate in dioxid de carbon, conțin o cantitate foarte mare de carbonat de calciu. Când ajung în aer liber, își pierd dioxidul de carbon și depun parțial carbonatul dizolvat. Obiectele expuse actiunii acestor ape timp de cateva zile sunt inglobate intr-un strat de calcit.
Un fenomen similar explică concrețiile peșterilor. Apa, încărcată cu dioxid de carbon, dizolvă calcarul rocilor prin care trece și, la intrarea în contact cu aerul, care este mai cald, în cavități, depune calcitul transportat. Aceasta se acumulează în stalactite în locurile în care apa se desprinde din tavan sau în stalagmite în locurile în care picături de apă cad pe pământ.
Biochimia secreției cochiliei de către moluște și a formării scheletului la animale nu este încă pe deplin înțeleasă. Dar este probabil ca continutul gazelor dizolvate sa joace un rol primordial.
Și pe Marte? : Carbonatul de calciu este, pe planeta Pământ, un marker puternic al prezenței trecute și actuale a vieții. Pe Marte, dispozitivele automate, aflate pe orbită sau la suprafață, încearcă de câteva decenii să-i detecteze prezența. Fără succes până la sonda americană Phoenix Mars Lander, care potrivit unui comunicat de presă al NASA datând din 29 septembrie 2008, datorită instrumentelor sale TEGA și MECA, descoperite la subsol, prezența carbonatului de calciu. Rămâne de așteptat rezultatele probelor care vor fi prelevate de rover-ul american Perseverance care a aterizat pe pământul marțian pe 18 februarie 2021.
Altă nomenclatură: În Belgique, in farmacii carbonatul de calciu se numeste carbonat de calciu.