- Structura
- Soluții apoase
- Solid hipotetic
- Stabilitate: NaHCO
- Ca (HCO)
- Proprietati fizice si chimice
- Formula chimica
- Greutate moleculară
- Stare fizică
- Solubilitatea apei
- Puncte de topire și fierbere
- Punct de foc
- riscuri
- Aplicații
- Referințe
Bicarbonatul de calciu este o sare anorganică cu formula chimică Ca (HCO 3 ) 2 . Este originar din natură din carbonatul de calciu prezent în pietrele de calcar și minerale precum calcita.
Bicarbonatul de calciu este mai solubil în apă decât carbonatul de calciu. Această caracteristică a permis formarea sistemelor carstice în rocile calcaroase și în structurarea peșterilor.
Sursa: Pixabay
Apa subterană care trece prin fisuri devine saturată în deplasarea sa de dioxid de carbon (CO 2 ). Aceste ape erodează roci calcaroase care eliberează carbonat de calciu (CaCO 3 ) care va forma bicarbonat de calciu, conform următoarei reacții:
CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3 ) 2 (aq)
Această reacție are loc în peșterile de unde provin apele foarte dure. Bicarbonatul de calciu nu se află în stare solidă, ci într-o soluție apoasă, împreună cu Ca2 + , bicarbonat (HCO 3 - ) și ionul carbonat (CO 3 2- ).
Ulterior, prin scăderea saturației dioxidului de carbon în apă, reacția inversă are loc, adică transformarea bicarbonatului de calciu în carbonat de calciu:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (s)
Carbonatul de calciu este slab solubil în apă, ceea ce face ca precipitațiile sale să apară ca un solid. Reacția de mai sus este foarte importantă în formarea de stalactite, stalagmite și alte speleoteme în peșteri.
Aceste structuri stâncoase sunt formate din picăturile de apă care cad din tavanul peșterilor (imaginea superioară). CaCO 3 prezent în picăturile de apă se cristalizează pentru a forma structurile menționate.
Faptul că bicarbonatul de calciu nu se găsește în stare solidă a îngreunat utilizarea acestuia, fiind găsite puține exemple. De asemenea, este dificil să găsești informații despre efectele sale toxice. Există un raport al unui set de efecte secundare din utilizarea sa ca tratament pentru prevenirea osteoporozei.
Structura
Sursa: De Epop, de la Wikimedia Commons
In imaginea de mai sus, doi anioni HCO 3 - și un cation de Ca 2+ sunt prezentate interactioneaza electrostatică. Conform imaginii, Ca2 + ar trebui să fie localizat la mijloc, deoarece în acest fel HCO 3 - nu se va respinge reciproc din cauza sarcinilor lor negative.
Sarcina negativă în HCO 3 - este delocalizată între doi atomi de oxigen, prin rezonanță între grupa carbonil C = O și legătura C - O - ; în timp ce în CO 3 2– , este delocalizat între cei trei atomi de oxigen, deoarece legătura C - OH este deprotonată și, prin urmare, poate primi o rezonanță negativă prin rezonanță.
Geometriile acestor ioni pot fi considerate ca sfere de calciu înconjurate de triunghiuri plate de carbonați cu un capăt hidrogenat. În ceea ce privește raportul dimensiune, calciu este semnificativ mai mică decât HCO 3 - ioni .
Soluții apoase
Ca (HCO 3 ) 2 nu poate forma solide cristaline și constă de fapt din soluții apoase din această sare. În ele, ionii nu sunt singuri, ca în imagine, ci înconjurați de molecule H 2 O.
Cum interacționează? Fiecare ion este înconjurat de o sferă de hidratare, care va depinde de metal, polaritate și structura speciilor dizolvate.
Ca 2+ coordonate cu atomii de oxigen din apă pentru a forma un complex apos, Ca (OH 2 ) n 2+ , unde n este în general considerat a fi șase; adică un „octaedru apos” în jurul calciului.
În timp ce anionii HCO 3 - interacționează fie cu legăturile de hidrogen (O 2 CO - H-OH 2 ), fie cu atomii de hidrogen din apă în direcția încărcării negative se delocalizează (HOCO 2 - H - OH, interacțiunea dipolelor- ion).
Aceste interacțiuni între Ca 2+ , HCO 3 - și apa sunt atât de eficiente încât acestea fac bicarbonat de calciu foarte solubil în acel solvent; spre deosebire de CaCO 3 , în care atracțiile electrostatice dintre Ca 2+ și CO 3 2 - sunt foarte puternice, precipitate din soluția apoasă.
În plus față de apă, există molecule de CO 2 în jur, care reacționează lent pentru a furniza mai mult HCO 3 - (în funcție de valorile pH-ului).
Solid hipotetic
Până în prezent, dimensiunile și taxele ale ionilor din Ca (HCO 3 ) 2 , nici prezența apei, explica de ce compusul solid nu există; adică cristale pure care pot fi caracterizate prin cristalografie cu raze X. Ca (HCO 3 ) 2 nu este altceva decât ioni prezenți în apa din care formările cavernoase continuă să crească.
Dacă Ca 2+ și HCO 3 - pot fi izolate de apă evitând următoarea reacție chimică:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) → CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
Apoi, acestea ar putea fi grupate într-un solid cristalin alb cu raporturi stoechiometrice 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). Nu există studii cu privire la structura sa, dar poate fi comparată cu cea a NaHCO 3 (din bicarbonat de magneziu, Mg (HCO 3 ) 2 , nu există ca un solid , fie), fie cu cea a CaCO 3 .
Stabilitate: NaHCO
NaHCO 3 cristalizează în sistemul monoclinic și CaCO 3 în sistemele trigonale (calcită) și ortorombe (aragonite). Dacă Na + ar fi înlocuit cu Ca2 + , rețeaua de cristal ar fi destabilizată de diferența mai mare de dimensiuni; Cu alte cuvinte, Na +, deoarece este mai mic, formează un cristal mai stabil cu HCO 3 - în comparație cu Ca 2+ .
De fapt, Ca (HCO 3 ) 2 (aq) are nevoie de apă pentru a se evapora, astfel încât ionii săi să se poată grupa într-un cristal; dar zăcământul său de cristal nu este suficient de puternic pentru a face acest lucru la temperatura camerei. Prin încălzirea apei, are loc reacția de descompunere (ecuația de mai sus).
Cu ionul Na + în soluție, acesta ar forma cristalul cu HCO 3 - înainte de descompunerea sa termică.
Motivul pentru care atunci de ce Ca (HCO 3 ) 2 nu cristalizează (teoretic) se datorează diferenței de raze sau dimensiuni ale ionilor săi, care nu pot forma un cristal stabil înainte de a se descompune ionic.
Ca (HCO)
Dacă, pe de altă parte, s-ar adăuga H + la structurile cristaline de CaCO 3 , proprietățile lor fizice s-ar schimba drastic. Poate că punctele lor de topire scad semnificativ și chiar morfologiile cristalelor ajung să fie modificate.
Ar merita să încercați sinteza de Ca (HCO 3 ) 2 solid? Dificultățile pot depăși așteptările, iar o sare cu stabilitate structurală scăzută poate să nu ofere beneficii suplimentare semnificative în nicio aplicație în care sunt utilizate deja alte săruri.
Proprietati fizice si chimice
Formula chimica
Ca (HCO 3 ) 2
Greutate moleculară
162,11 g / mol
Stare fizică
Nu apare în stare solidă. Se găsește într-o soluție apoasă și încercările de a-l transforma într-un solid prin evaporarea apei nu au avut succes, deoarece se transformă în carbonat de calciu.
Solubilitatea apei
16,1 g / 100 ml la 0 ° C; 16,6 g / 100 ml la 20º C și 18,4 g / 100 ml la 100º C. Aceste valori indică o afinitate ridicată a moleculelor de apă pentru ionii de Ca (HCO 3 ) 2 , după cum se explică în secțiunea anterioară. Între timp, doar 15 mg de CaCO 3 se dizolvă într-un litru de apă, ceea ce reflectă interacțiunile electrostatice puternice ale acestuia.
Deoarece Ca (HCO 3 ) 2 nu poate forma un solid, solubilitatea acestuia nu poate fi determinată experimental. Cu toate acestea, având în vedere condițiile create de CO 2 dizolvat în apa din jurul calcarului, masa de calciu dizolvată la temperatura T ar putea fi calculată; masa, care ar fi egală cu concentrația de Ca (HCO 3 ) 2 .
La diferite temperaturi, masa dizolvată crește așa cum arată valorile la 0, 20 și 100 ° C. Apoi, în conformitate cu aceste experimente, se determină cât de mult din Ca (HCO 3 ) 2 se dizolvă în vecinătatea CaCO 3 într - un mediu apos gazeificate cu CO 2 . Odată ce CO 2 gazos scapă , CaCO3 va precipita, dar nu și Ca (HCO 3 ) 2 .
Puncte de topire și fierbere
Rețeaua cristalină a Ca (HCO 3 ) 2 este mult mai slabă decât cea a CaCO 3 . Dacă poate fi obținut în stare solidă și temperatura la care se topește este măsurată într-un fuzometru, o valoare ar fi obținută cu siguranță cu mult sub 899ºC. În mod similar, același lucru ar fi de așteptat la determinarea punctului de fierbere.
Punct de foc
Nu este combustibil.
riscuri
Deoarece acest compus nu există în formă solidă, este puțin probabil ca acesta să reprezinte un risc de manipulare a soluțiilor sale apoase, deoarece ambii ioni Ca2 + și HCO 3 - nu sunt dăunători la concentrații mici; și, prin urmare, riscul mai mare care ar fi să ingească aceste soluții, s-ar putea datora doar unei doze periculoase de calciu ingerate.
Dacă compusul ar forma un solid, chiar dacă poate fi diferit fizic de CaCO 3 , efectele sale toxice pot să nu depășească simplul disconfort și uscăciune după contactul fizic sau prin inhalare.
Aplicații
-Soluțiile de bicarbonat de calciu au fost folosite de mult timp pentru a spăla hârtii vechi, în special opere de artă sau documente importante din punct de vedere istoric.
-Utilizarea soluțiilor de bicarbonat este utilă, nu numai pentru că neutralizează acizii din hârtie, dar oferă și o rezervă alcalină de carbonat de calciu. Acest din urmă compus oferă protecție pentru deteriorarea viitoare a hârtiei.
-Cum celelalte bicarbonate, este utilizat în drojdiile chimice și în formulările efervescente de tabletă sau pulbere. În plus, bicarbonatul de calciu este utilizat ca aditiv alimentar (soluții apoase din această sare).
-Soluțiile de carbonat au fost utilizate în prevenirea osteoporozei. Cu toate acestea, au fost observate reacții adverse precum hipercalcemia, alcaloza metabolică și insuficiența renală într-un caz.
-Bicarbonatul de calciu se administrează ocazional intravenos pentru a corecta efectul depresiv al hipokalemiei asupra funcției cardiace.
-În final, furnizează calciu organismului, care este un mediator al contracției musculare, în același timp în care corectează acidoza care poate apărea într-o stare hipokalemică.
Referințe
- Wikipedia. (2018). Bicarbonat de calciu. Preluat de la: en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (03 octombrie 2017). Ce este bicarbonatul de calciu? Recuperat de la: livesrong.com
- Centrul de învățare științifică. (2018). Chimia carbonatelor. Recuperat de la: sciencelearn.org.nz
- Extract. (2018). Bicarbonat de calciu. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht și Irene Brückle. (1997). Utilizarea bicarbonatului de calciu și a soluțiilor de bicarbonat de magneziu în atelierele de conservare mică: rezultatele sondajului. Recuperat de la: cool.conservation-us.org