- štruktúra
- Vodné roztoky
- Hypotetická pevná látka
- Stabilita: NaHCO
- Ca (HCO
- Fyzikálne a chemické vlastnosti
- Chemický vzorec
- Molekulová hmotnosť
- Fyzický stav
- Rozpustnosť vo vode
- Teploty topenia a varu
- Bod horenia
- riziká
- aplikácia
- Referencie
Hydrogénuhličitan vápenatý je anorganická soľ s chemickým vzorcom Ca (HCO 3 ) 2 . Pochádza v prírode z uhličitanu vápenatého prítomného v vápencových kameňoch a mineráloch ako je kalcit.
Hydrogenuhličitan vápenatý je rozpustnejší vo vode ako uhličitan vápenatý. Táto vlastnosť umožnila tvorbu krasových systémov vo vápencových horninách a pri štruktúrovaní jaskýň.
Zdroj: Pixabay
Podzemná voda, ktorá prechádza cez trhliny sa nasýti vo svojom posune oxidu uhličitého (CO 2 ). Tieto vody erodujú vápencové horniny uvoľňujúce uhličitan vápenatý (CaCO 3 ), ktoré tvoria hydrogenuhličitan vápenatý, podľa nasledujúcej reakcie:
CaCO 3 (y) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3 ) 2 (aq)
Táto reakcia sa vyskytuje v jaskyniach, z ktorých pochádzajú veľmi tvrdé vody. Hydrogénuhličitan vápenatý nie je v pevnom stave, ale vo vodnom roztoku, spoločne s Ca 2+ , hydrogénuhličitan (HCO 3 - ) a uhličitanových iónov (CO 3 2 ).
Následne znížením saturácie oxidu uhličitého vo vode dochádza k reverznej reakcii, to znamená k premene hydrogenuhličitanu vápenatého na uhličitan vápenatý:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (y)
Uhličitan vápenatý je ťažko rozpustný vo vode, čo vedie k jeho zrážaniu vo forme tuhej látky. Uvedená reakcia je veľmi dôležitá pri tvorbe stalaktitov, stalagmitov a ďalších speleotémov v jaskyniach.
Tieto skalné útvary sú tvorené kvapkami vody, ktoré padajú zo stropu jaskýň (horný obrázok). Caco 3 prítomné v kvapôčkach vody vykryštalizuje za vzniku uvedenej štruktúry.
Skutočnosť, že hydrogenuhličitan vápenatý sa nenachádza v pevnom stave, sťažila jeho použitie, pričom sa našlo len niekoľko príkladov. Rovnako je ťažké nájsť informácie o jeho toxických účinkoch. Existuje správa o súbore vedľajších účinkov vyplývajúcich z jeho použitia ako liečby na prevenciu osteoporózy.
štruktúra
Zdroj: Autor: Epop, z Wikimedia Commons
Na obrázku vyššie, dva anióny HCO 3 - a katión, Ca 2+ sú znázornené interakcie elektrostaticky. Podľa obrazu, Ca 2+ by mal byť umiestnený v strede, pretože týmto spôsobom HCO 3 - by to vzájomne odpudzujú kvôli ich záporných nábojov.
Záporný náboj v HCO 3 - je delokalizovaných medzi dvoma atómami kyslíka, pomocou rezonancie medzi karbonylovou skupinu C = O a väzba C - O - ; zatiaľ čo v CO 3 2– sa delokalizuje medzi tromi atómami kyslíka, pretože väzba C-OH je deprotonovaná, a preto môže rezonanciou získať záporný náboj.
Geometriu týchto iónov je možné považovať za guľôčky vápnika obklopené plochými trojuholníkmi uhličitanov s hydrogenovaným koncom. Pokiaľ ide o pomer veľkosti, vápnik je najmä menšie než HCO 3 - ióny .
Vodné roztoky
Ca (HCO 3 ) 2 nemôžu tvoriť kryštalickej pevnej látky, a v skutočnosti sa skladá z vodných roztokov tejto soli. V nich sú ióny nie sú sami, ako je na obrázku, ale obklopený H 2 O molekúl .
Ako interagujú? Každý ión je obklopený hydratačnou guľou, ktorá bude závisieť od kovu, polarity a štruktúry rozpustených látok.
Ca 2+ poloha s atómami kyslíka vo vode za vzniku vodného roztoku komplexu, Ca (OH 2 ) n 2+ , pričom n je všeobecne považovaná za šesť; to znamená „vodný oktaedron“ okolo vápnika.
Kým HCO 3 - anióny vzájomne reagujú buď s vodíkovými väzbami (O 2 CO - H-OH 2 ), alebo s atómami vodíka vody v smere zápornej záťaže delocalizes (HOCO 2 - H - OH, dipól interaction- ion).
Tieto interakcie medzi Ca 2+ , HCO 3 - a voda sú tak účinné, že sa ako hydrogénuhličitan vápenatý veľmi rozpustný v tomto rozpúšťadle; na rozdiel od CaCO 3 , v ktorom elektrostatické atrakcia medzi Ca 2+ a CO 3 2- sú veľmi silné, vyzrážaním z vodného roztoku.
Okrem vody, sú CO 2 molekuly okolo, ktoré sa pomaly reagujú dodávať viac HCO 3 - (v závislosti na hodnotách pH).
Hypotetická pevná látka
Doteraz veľkosti a náboje iónov v Ca (HCO 3 ) 2 ani prítomnosť vody vysvetľujú, prečo tuhá látka neexistuje; to znamená, čisté kryštály, ktoré môžu byť charakterizované pomocou röntgenovej kryštalografie. Ca (HCO 3 ) 2 nie je nič iné, než ktoré sú prítomné vo vode, z ktorej sa kavernózna útvarmi ďalej rásť.
Ak by sa Ca 2+ a HCO 3 - mohli izolovať z vody, vyhnite sa nasledujúcej chemickej reakcii:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) → CaCO 3 (y) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
Potom by mohli byť zoskupené do biela kryštalická pevná látka sa stechiometrickým pomerom 2: 1 (2HCO 3 / 1ca). Neuskutočnili sa žiadne štúdie o jeho konštrukcii, ale môže byť v porovnaní s NaHCO 3 (od hydrogénuhličitan horečnatý Mg (HCO 3 ) 2 , neexistuje vo forme pevnej látky a to buď), alebo s tým CaCO 3 .
Stabilita: NaHCO
NaHCO 3 kryštalizuje v jednoklonnej sústavy a CaCO 3 v trigonální (vápenec) a kosoštvorcové (aragonit) systémy. Keby bol Na + nahradený Ca2 + , kryštálová mriežka by bola destabilizovaná väčším rozdielom vo veľkosti; Inými slovami, Na +, pretože je menšia, tvoria stabilnejšie kryštál HCO 3 - v porovnaní s Ca 2+ .
V skutočnosti, Ca (HCO 3 ) 2 (aq) potrebuje vodu odpariť tak, že jeho ióny môžu zoskupovať v kryštáli; ale jeho kryštalická mriežka nie je dosť silná na to, aby tak urobila pri izbovej teplote. Zahrievaním vody dochádza k rozkladnej reakcii (rovnica vyššie).
S iónom Na + v roztoku by tvoril kryštál s HCO 3 - pred jeho tepelným rozkladom.
Dôvodom, prečo Ca (HCO 3 ) 2 nekryštalizuje (teoreticky), je v dôsledku rozdielu v iónovej polomerov alebo veľkosti jeho ióny, ktoré nemôžu tvoriť stabilný kryštál pred rozkladom.
Ca (HCO
Ak, na druhej strane, H + boli pridané k CaCO 3 kryštalickej štruktúry , ich fyzikálne vlastnosti by drasticky mení. Možno ich teplota topenia významne klesne a dokonca aj morfológia kryštálov sa nakoniec zmení.
Bolo by vhodné vyskúšať syntézu pevného Ca (HCO 3 ) 2 ? Ťažkosti by mohli prekročiť očakávania a soľ s nízkou štrukturálnou stabilitou nemusí poskytovať žiadne významné ďalšie výhody pri žiadnej aplikácii, kde sa už používajú iné soli.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Chemický vzorec
Ca (HCO 3 ) 2
Molekulová hmotnosť
162,11 g / mol
Fyzický stav
Nezobrazuje sa v pevnom stave. Nachádza sa vo vodnom roztoku a pokusy o jeho premenu na pevnú látku odparením vody neboli úspešné, pretože sa premieňajú na uhličitan vápenatý.
Rozpustnosť vo vode
16,1 g / 100 ml pri 0 ° C; 16,6 g / 100 ml pri 20 ° C a 18,4 g / 100 ml pri 100 ° C. Tieto hodnoty svedčia o vysokej afinite molekúl vody k iónom Ca (HCO 3 ) 2 , ako bolo vysvetlené. v predchádzajúcej časti. Medzitým, tak 15 mg CaCO 3 rozpustí v litri vody, ktorá zahŕňa silné elektrostatické interakcie.
Vzhľadom k tomu, Ca (HCO 3 ) 2 nemôže vytvorenie pevnej látky, jeho rozpustnosť nemožno určiť experimentálne. Avšak, vzhľadom k podmienkam, vytvorenej CO 2 rozpusteného vo vode obklopujúce vápenec, by bolo možné vypočítať množstvo vápnika rozpusteného pri teplote T; hmotnosť, ktorá by sa rovnala koncentrácii Ca (HCO 3 ) 2 .
Pri rôznych teplotách sa rozpustená hmota zvyšuje, ako ukazujú hodnoty pri 0, 20 a 100 ° C. Potom, podľa týchto pokusoch sa určí, koľko z Ca (HCO 3 ) 2 sa rozpúšťa v blízkosti CaCO 3, vo vodnom prostredí splyňuje s CO 2 . Akonáhle CO 2 plyn uniká , Caco sa 3 vyzrážaniu, ale nie Ca (HCO 3 ) 2 .
Teploty topenia a varu
Kryštálová mriežka Ca (HCO 3 ) 2 , je oveľa slabšie, než je CaCO 3 . Ak sa dá získať v pevnom stave a teplota, pri ktorej sa topí, sa meria vo fusiometri, hodnota by sa určite získala výrazne pod 899 ° C. To isté by sa dalo očakávať pri stanovení bodu varu.
Bod horenia
Nie je horľavý.
riziká
Vzhľadom k tomu, že táto zlúčenina neexistuje v pevnej forme, je nepravdepodobné, že to predstavuje riziko pre spracovanie jeho vodné roztoky, pretože obaja Ca 2+ a HCO 3 ióny - nie sú škodlivé pri nízkych koncentráciách; a preto väčšie riziko, ktoré by bolo pri požití týchto roztokov, môže byť spôsobené iba nebezpečnou dávkou požitého vápnika.
V prípade, že zlúčenina mala tvoriť pevný, aj keď to môže byť fyzicky odlišné od CaCO 3 , môže na toxickú nepôjde nad rámec priamej nepohodlie a sucha po fyzickom kontakte alebo inhaláciou.
aplikácia
- Roztoky hydrogenuhličitanu vápenatého sa už dlho používajú na pranie starých papierov, najmä umeleckých diel alebo historicky dôležitých dokumentov.
- Použitie roztokov hydrogenuhličitanu je užitočné nielen preto, že neutralizujú kyseliny v papieri, ale tiež poskytujú alkalickú rezervu uhličitanu vápenatého. Táto zlúčenina poskytuje ochranu pre budúce poškodenie papiera.
- Podobne ako iné hydrogenuhličitany sa používa v chemických kvasniciach a v šumivých tabletových alebo práškových formuláciách. Okrem toho sa ako prídavná látka do potravín používa hydrogenuhličitan vápenatý (vodné roztoky tejto soli).
- Na prevenciu osteoporózy sa používajú roztoky hydrogenuhličitanov. V jednom prípade sa však pozorovali vedľajšie účinky, ako je hyperkalcémia, metabolická alkalóza a zlyhanie obličiek.
- Hydrogenuhličitan vápenatý sa občas podáva intravenózne, aby sa korigoval depresívny účinok hypokaliémie na srdcové funkcie.
- A nakoniec dodáva vápniku do tela vápnik, ktorý je sprostredkovateľom svalovej kontrakcie, a zároveň upravuje acidózu, ktorá sa môže vyskytnúť pri hypokalemickom stave.
Referencie
- Wikipedia. (2018). Hydrogenuhličitan vápenatý. Prevzaté z: en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (3. októbra 2017). Čo je hydrogenuhličitan vápenatý? Obnovené z: livestrong.com
- Centrum výučby prírodných vied. (2018). Uhličitanová chémia. Obnovené z: sciencelearn.org.nz
- PubChem. (2018). Hydrogenuhličitan vápenatý. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht a Irene Brückle. (1997). Použitie roztokov hydrogenuhličitanu vápenatého a hydrogenuhličitanu horečnatého v malých dielňach na konzervovanie: výsledky prieskumu. Obnovené z: cool.conservation-us.org