- Struktura
- Vodní roztoky
- Hypotetická pevná látka
- Stabilita: NaHCO
- Ca (HCO
- Fyzikální a chemické vlastnosti
- Chemický vzorec
- Molekulární váha
- Fyzický stav
- Rozpustnost ve vodě
- Body tání a varu
- Bod ohně
- Rizika
- Aplikace
- Reference
Hydrogenuhličitan vápenatý je anorganická sůl s chemickým vzorcem Ca (HCO 3) 2. Pochází v přírodě z uhličitanu vápenatého přítomného v vápencových kamenech a minerálech, jako je kalcit.
Hydrogenuhličitan vápenatý je rozpustnější ve vodě než uhličitan vápenatý. Tato vlastnost umožnila vytvoření krasových systémů v vápencových horninách a strukturování jeskyní.
Zdroj: Pixabay
Podzemní voda, která prochází trhlinami, se nasycením uvolní oxid uhličitý (CO 2). Tyto vody erodují vápencové horniny uvolňující uhličitan vápenatý (CaCO 3), které vytvoří hydrogenuhličitan vápenatý, podle následující reakce:
CaCO 3 (y) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3) 2 (aq)
K této reakci dochází v jeskyních, kde vznikají velmi tvrdé vody. Hydrogenuhličitan vápenatý není v pevném stavu, ale ve vodném roztoku, společně s Ca2 +, hydrogenuhličitanem (HCO 3 -) a uhličitanovým iontem (CO 3 2-).
Následně, snížením nasycení oxidu uhličitého ve vodě dochází k obrácené reakci, tj. Přeměně hydrogenuhličitanu vápenatého na uhličitan vápenatý:
Ca (HCO 3) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (y)
Uhličitan vápenatý je ve vodě špatně rozpustný, což způsobuje jeho srážení ve formě pevné látky. Výše uvedená reakce je velmi důležitá při tvorbě stalaktitů, stalagmitů a dalších speleotémů v jeskyních.
Tyto skalní struktury jsou tvořeny kapkami vody, které padají ze stropu jeskyní (horní obrázek). Caco 3 přítomny v kapičkách vody vykrystalizuje za vzniku uvedené struktury.
Skutečnost, že hydrogenuhličitan vápenatý není nalezen v pevném stavu, ztěžuje jeho použití, přičemž bylo nalezeno jen několik příkladů. Stejně tak je obtížné najít informace o jeho toxických účincích. Existuje zpráva o řadě vedlejších účinků vyplývajících z jeho použití jako léčby k prevenci osteoporózy.
Struktura
Zdroj: Epop, z Wikimedia Commons
Na obrázku výše, dva anionty HCO 3 - a kation, Ca 2+ jsou znázorněny interakce elektrostaticky. Podle obrázku by měl být Ca 2+ umístěn uprostřed, protože tímto způsobem by se HCO 3 - kvůli jejich negativním nábojům neodpuzovaly.
Záporný náboj v HCO 3 - je delokalizován mezi dvěma atomy kyslíku, prostřednictvím rezonance mezi karbonylovou skupinou C = O a vazbou C - O -; zatímco v CO 3 2– je delokalizován mezi třemi atomy kyslíku, protože vazba C-OH je deprotonována a může proto rezonancí získat záporný náboj.
Geometrii těchto iontů lze považovat za sféry vápníku obklopené plochými trojúhelníky uhličitanů s hydrogenovaným koncem. Pokud jde o poměr velikosti, vápník je zejména menší než HCO 3 - ionty.
Vodní roztoky
Ca (HCO 3) 2 nemůže tvořit krystalické pevné látky a ve skutečnosti sestává z vodných roztoků této soli. V nich jsou ionty nejsou sami, jak je na obrázku, ale obklopen H 2 O molekul.
Jak interagují? Každý ion je obklopen hydratační koulí, která bude záviset na kovu, polaritě a struktuře rozpuštěných látek.
Ca 2+ koordinuje s atomy kyslíku ve vodě za vzniku vodného komplexu, Ca (OH 2) n 2+, kde n se obecně považuje za šest; to je "vodný oktaedron" kolem vápníku.
Zatímco HCO 3 - anionty vzájemně reagují buď s vodíkovými vazbami (O 2 CO - H-OH 2), nebo s atomy vodíku vody ve směru záporné zátěže delocalizes (HOCO 2 - H - OH, dipól interaction- ion).
Tyto interakce mezi Ca 2+, HCO 3 - a vodou jsou tak účinné, že způsobují, že hydrogenuhličitan vápenatý je velmi dobře rozpustný v tomto rozpouštědle; na rozdíl od CaCO 3, ve kterém jsou elektrostatické přitažlivosti mezi Ca 2+ a CO 3 2– velmi silné, precipitují z vodného roztoku.
Kromě vody, jsou CO 2 molekuly kolem, které se pomalu reagují dodávat více HCO 3 - (v závislosti na hodnotách pH).
Hypotetická pevná látka
Velikost a náboje iontů v Ca (HCO 3) 2 ani přítomnost vody dosud nevysvětlují, proč pevná látka neexistuje; To znamená, že čisté krystaly, které lze charakterizovat rentgenovou krystalografií, Ca (HCO 3) 2 není ničím jiným, než ionty přítomnými ve vodě, ze kterých stále rostou kavernózní útvary.
Pokud by se Ca 2+ a HCO 3 - mohly izolovat z vody, vyhnout se následující chemické reakci:
Ca (HCO 3) 2 (aq) CaCO → 3 (y) + CO 2 (g) + H 2. O (l)
Potom je lze seskupit do bílé krystalické pevné látky se stechiometrickými poměry 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). Nebyly provedeny žádné studie o jeho konstrukci, ale může být ve srovnání s NaHCO 3 (od hydrogenuhličitan hořečnatý Mg (HCO 3) 2, neexistuje ve formě pevné látky a to buď), nebo s tím CaCO 3.
Stabilita: NaHCO
NaHCO 3 krystalizuje v jednoklonné soustavy a CaCO 3 v trigonální (vápenec) a kosočtverečné (aragonit) systémy. Pokud by byl Na + nahrazen Ca2 +, byla by krystalová mříž destabilizována větším rozdílem ve velikosti; Jinými slovy, Na +, protože je menší, vytváří stabilnější krystal s HCO 3 - ve srovnání s Ca 2+.
Ve skutečnosti Ca (HCO 3) 2 (aq) potřebuje vodu k odpařování, aby se její ionty mohly seskupovat v krystalu; ale jeho krystalová mříž není dostatečně silná, aby to dokázala při pokojové teplotě. Zahříváním vody dochází k rozkladné reakci (výše uvedená rovnice).
S Na + ion v roztoku, to by tvořilo krystal s HCO 3 - před jeho tepelným rozkladem.
Důvod, proč Ca (HCO 3) 2 nekrystalizuje (teoreticky), je způsoben rozdílem iontových poloměrů nebo velikostí jeho iontů, které nemohou tvořit stabilní krystal před rozkladem.
Ca (HCO
Pokud, na druhé straně, H + byly přidány k CaCO 3 krystalické struktury, jejich fyzikální vlastnosti by drasticky mění. Možná, že jejich teploty tání významně poklesnou a dokonce i morfologie krystalů se nakonec změní.
Bylo by vhodné vyzkoušet syntézu pevného Ca (HCO 3) 2 ? Obtíže by mohly překonat očekávání a sůl s nízkou strukturální stabilitou nemusí poskytovat významné dodatečné výhody v jakékoli aplikaci, kde jsou již použity jiné soli.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Chemický vzorec
Ca (HCO 3) 2
Molekulární váha
162,11 g / mol
Fyzický stav
Nezobrazuje se v pevném stavu. Nachází se ve vodném roztoku a pokusy o jeho přeměnu na pevnou látku odpařením vody nebyly úspěšné, protože se mění na uhličitan vápenatý.
Rozpustnost ve vodě
16,1 g / 100 ml při 0 ° C; 16,6 g / 100 ml při 20 ° C a 18,4 g / 100 ml při 100 ° C. Tyto hodnoty ukazují na vysokou afinitu molekul vody pro ionty Ca (HCO 3) 2, jak je vysvětleno v předchozí části. Mezitím se pouze 15 mg CaCO 3 rozpustí v litru vody, což odráží jeho silné elektrostatické interakce.
Protože Ca (HCO 3) 2 nemůže tvořit pevnou látku, nelze rozpustnost stanovit experimentálně. Avšak za podmínek vytvořených CO 2 rozpuštěným ve vodě obklopující vápenec, mohla být vypočtena hmotnost vápníku rozpuštěného při teplotě T; hmotnost, která by se rovnala koncentraci Ca (HCO 3) 2.
Při různých teplotách se rozpuštěná hmota zvyšuje, jak ukazují hodnoty při 0, 20 a 100 ° C. Potom, podle těchto pokusech se určí, kolik z Ca (HCO 3) 2 se rozpouští v blízkosti CaCO 3, ve vodném prostředí zplyňuje s CO 2. Jakmile plynných CO 2 uniká, Caco se 3 vysrážení, ale ne Ca (HCO 3) 2.
Body tání a varu
Krystalová mřížka Ca (HCO 3) 2, je mnohem slabší, než je CaCO 3. Pokud by bylo možné jej získat v pevném stavu a teplota, při které se taví, se měří ve fusiometru, hodnota by se jistě získala výrazně pod 899 ° C. To samé by se očekávalo při stanovení bodu varu.
Bod ohně
Není hořlavý.
Rizika
Vzhledem k tomu, že tato sloučenina neexistuje v pevné formě, je nepravděpodobné, že to představuje riziko pro zpracování jeho vodné roztoky, protože oba Ca 2+ a HCO 3 ionty - nejsou škodlivé při nízkých koncentracích; a proto by větší riziko, že by tyto roztoky byly přijaty, mohlo být způsobeno pouze nebezpečnou dávkou požitého vápníku.
V případě, že sloučenina měla tvořit pevný, i když to může být fyzicky odlišné od CaCO 3, může jeho toxické účinky nepůjde nad rámec prosté nepohodlí a sušení po fyzickém kontaktu nebo inhalací.
Aplikace
- Roztoky hydrogenuhličitanu vápenatého se již dlouho používají k mytí starých papírů, zejména uměleckých děl nebo historicky důležitých dokumentů.
- Použití roztoků hydrogenuhličitanu je užitečné nejen proto, že neutralizují kyseliny v papíru, ale také poskytují alkalickou rezervu uhličitanu vápenatého. Tato směs poskytuje ochranu pro budoucí poškození papíru.
- Stejně jako jiné bikarbonáty se používá v chemických kvasnicích a v šumivých tabletových nebo práškových formulacích. Kromě toho se jako potravinářská přídatná látka používá hydrogenuhličitan vápenatý (vodné roztoky této soli).
- K prevenci osteoporózy byly použity roztoky hydrogenuhličitanu. V jednom případě však byly pozorovány nežádoucí účinky, jako je hyperkalcemie, metabolická alkalóza a selhání ledvin.
- Hydrogenuhličitan vápenatý se příležitostně podává intravenózně, aby se korigoval depresivní účinek hypokalémie na srdeční funkce.
- A konečně poskytuje vápník tělu, které je prostředníkem svalové kontrakce, a zároveň opravuje acidózu, ke které může dojít při hypokalemickém stavu.
Reference
- Wikipedia. (2018). Hydrogenuhličitan vápenatý. Převzato z: en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (3. října 2017). Co je hydrogenuhličitan vápenatý? Obnoveno z: livestrong.com
- Centrum pro učení vědy. (2018). Uhličitanová chemie. Obnoveno z: sciencelearn.org.nz
- PubChem. (2018). Uhličitan vápenatý. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht a Irene Brückle. (1997). Použití roztoků hydrogenuhličitanu vápenatého a hydrogenuhličitanu hořečnatého v malých konzervačních dílnách: Výsledky průzkumu. Obnoveno z: cool.conservation-us.org