סידן מבנה ביקרבונט, תכונות, סיכונים ושימושים



ה סידן ביקרבונט הוא מלח אנאורגני עם נוסחה כימית Ca (HCO)3)2. מקורו בטבע מן הסידן פחמתי הנוכחי סלעים גיר ומינרלים כגון calcite.

סידן ביקרבונט הוא מסיס יותר במים מאשר סידן פחמתי. תכונה זו אפשרה היווצרות של מערכות karst סלעים גיר ובבניית מערות.

המים התת-קרקעיים העוברים דרך הסדקים הופכים לרוויים בהעתקתם של פחמן דו-חמצני (CO2). מים אלה לשחוק את סלעי גיר משחרר סידן פחמתי (CaCO3) אשר יהוו את הסידן ביקרבונט, על פי התגובה הבאה:

CaCO3(ים) + CO2(ז) + ח2O (l) => Ca (HCO)3)2(aq)

תגובה זו מתרחשת במערות שבהן מים קשים מאוד מקורם. סידן ביקרבונט אינו נמצא במצב מוצק אלא בתמיסה מימית, יחד עם Ca2+, את bicarbonate (HCO)3-) ואת יון פחמתי (CO32-).

לאחר מכן, כאשר הרוויה של פחמן דו חמצני במים פוחתת, התגובה הפוכה מתרחשת, כלומר את השינוי של הסידן ביקרבונט לתוך סידן פחמתי:

Ca (HCO)3)2(aq) => CO2 (ז) + ח2O (l) + CaCO3 (ים)

סידן קרבונט מסיס היטב במים, זה גורם משקעים שלה להתרחש כמו מוצק. התגובה הנ"ל חשובה מאוד בהיווצרות נטיפים, זקיפים ומסלולים אחרים במערות.

מבנים סלעיים אלה נוצרים מטיפות המים הנופלות מתקרת המערות (תמונה עליונה). הקאקו3 נוכחים טיפות מים מתגבש כדי ליצור את המבנים המוזכרים.

העובדה כי סידן ביקרבונט לא נמצא במצב מוצק עשה שימוש קשה שלה, דוגמאות מעטים נמצאים. כמו כן, קשה למצוא מידע על ההשפעות הרעילות שלה. יש דיווח על קבוצה של תופעות לוואי של השימוש בו כטיפול למניעת אוסטאופורוזיס.

מבנה

שני אניני HCO מוצגים בתמונה העליונה3- וכן קטיון2+ אינטראקציה אלקטרוסטטית. Ca2+ על פי התמונה, זה צריך להיות ממוקם באמצע, שכן ככה HCOs3- הם לא היו להדוף אחד את השני בגלל האשמות שליליות שלהם.

המטען השלילי ב- HCO3- זה delocalised בין שני אטומי חמצן, על ידי תהודה בין C = O קבוצת carbonyl ואת הקשר C-O-; ואילו ב CO32-, זה delocalized בין שלושת אטומי החמצן, שכן הקשר C-OH הוא deprotonated ולכן יכול לקבל תשלום שלילי על ידי תהודה.

הגיאומטריה של יונים אלה יכולים להיחשב כדוגמת סידן מוקף משולשים שטוחים של פחמתי עם קצה hydrogenated. במונחים של יחס גודל, סידן הוא קטן באופן משמעותי מאשר יונים HCO3-.

תמיסות מימיות

Ca (HCO)3)2 זה לא יכול ליצור מוצקים גבישיים, וזה באמת מורכב של פתרונות מימיים של מלח זה. אצלם, היונים אינם לבד, כמו בתמונה, אלא מוקפים מולקולות H.2הו.

איך הם פועלים? כל יון מוקף כדור הידראציה, אשר יהיה תלוי המתכת, הקוטביות ואת המבנה של מינים מומסים.

Ca2+ קואורדינטות עם אטומי חמצן של מים כדי ליצור aquocomplex, Ca (OH)2)n2+, כאשר n נחשב בדרך כלל לשישה; כלומר, "אוקטהדרון מימי" סביב סידן.

בעוד אניונים HCO3- אינטראקציה עם קשרים מימן (או2CO-H-OH2) או עם אטומי מימן במים בכיוון של delocalises תשלום שלילי (HOCO)2- H-OH, אינטראקציה יון dipole).

אינטראקציות אלה בין Ca2+, HCO3- ואת המים הוא כל כך יעיל, כי הם עושים את הסידן bicarbonate מסיס מאוד ממס זה; בניגוד ל- CaCO3, שבו האטרקציות אלקטרוסטטית בין Ca2+ ואת המפקד32- הם חזקים מאוד, מזרז מן הפתרון מימית.

בנוסף למים, יש מולקולות CO2 סביב, אשר מגיבים לאט לספק יותר HCO3- (בהתאם לערכי ה- pH).

היפותטי מוצק

עד כה, גדלים וחיובים של יונים Ca (HCO)3)2, ולא נוכחות של מים, להסביר מדוע המתחם מוצק אינו קיים; כלומר, גבישים טהורים שיכולים להיות מאופיינים על ידי קריסטלוגרפיה רנטגן .ה CA (HCO)3)2 הוא לא יותר מיונים המופיעים במים שמהם ממשיכים לצמוח המערות.

כן Ca2+ ואת HCO3- הם יכולים להיות מבודדים מן המים, תוך הימנעות מהתגובה הכימית הבאה:

Ca (HCO)3)2(aq) → CaCO3(ים) + CO2(ז) + ח2O (l)

אז אלה יכולים להיות מקובצים מוצק גבישי לבן עם פרופורציות stoichiometric 2: 1 (2HCO3/ 1Ca). אין מחקרים על המבנה שלה, אבל זה יכול להיות לעומת NaHCO3 (עבור מגנזיום ביקרבונט, Mg (HCO)3)2, לא קיים מוצק), או עם CaCO3.

יציבות: NaHCO3 לעומת CA (HCO)3)2

NaHCO3 מתגבש במערכת המונוקלינית, ו- CaCO3 ב trigonal (calcite) ו אורתורומבי (אראגון) מערכות. אם את Na הוחלף+ עבור Ca2+, רשת גבישית יהיה לערער על ידי ההבדל גדול בגדלים; כלומר, Na+ כי הוא קטן יותר, זה יוצר גביש יציב יותר עם HCO3- לעומת Ca2+.

למעשה, Ca (HCO)3)2(aq) צריך מים להתאדות כך יונים שלה ניתן לקבץ בתוך גביש; אבל סריג קריסטל של אחד זה לא חזק מספיק כדי לעשות את זה בטמפרטורת החדר. כאשר המים מחוממים, מתרחשת התגובה הפירוק (משוואה לעיל).

להיות יון Na+ בפתרון, זה יהיה ליצור את הגביש עם HCO3- לפני הפירוק התרמי שלה.

הסיבה אז למה Ca (HCO)3)2 זה לא מתגבש (תיאורטית), זה על ידי ההבדל של רדיוס יוניים או גדלים של יונים שלה, אשר לא יכול ליצור גביש יציב לפני הפירוק שלה.

Ca (HCO)3)2 לעומת CaCO3

אם מצד שני, H נוספה+ אל מבנים גבישיים של CaCO3, הם ישנו באופן דרסטי את התכונות הגופניות שלהם. אולי, נקודות ההיתוך שלה ירידה ניכרת, ואפילו, המורפולוגיות של הגבישים בסופו של דבר שונה.

האם כדאי לנסות את הסינתזה של Ca (HCO)3)2 Solid? קשיים עשויים לחרוג מהציפיות, ומלח בעל יציבות מבנית נמוכה אינו יכול לספק הטבות נוספות משמעותיות בכל יישום שבו משתמשים במלחי מלח אחרים.

תכונות פיסיקליות וכימיות

נוסחה כימית

Ca (HCO)3)2

משקל מולקולרי

162.11 גרם / mol

מצב פיזי

הוא אינו מופיע במצב מוצק. הוא נמצא בתמיסה מימית מנסה להמיר אותו מוצק על ידי אידוי של מים, לא עבדו כפי שהוא מומר סידן פחמתי.

מסיסות במים

16.1 גרם / 100 מ"ל ב 0 ° C; 16.6 גרם / 100 מ"ל ב 20 ° C ו 18.4 גרם / 100 מ"ל ב 100 ° C. ערכים אלה מעידים על זיקה גבוהה של מולקולות מים עבור יונים Ca (HCO)3)2, כפי שהוסבר בסעיף הקודם. בינתיים, רק 15 מ"ג של CaCO3 הם מתמוססים בליטר מים, אשר משקף אינטראקציות אלקטרוסטטיות חזקות שלהם.

בגלל Ca (HCO)3)2 זה לא יכול ליצור מוצק, מסיסות שלה לא ניתן לקבוע באופן ניסיוני. עם זאת, בהתחשב בתנאים שנוצרו על ידי CO2 מומס במים הסובבים את אבן הגיר, המסה של סידן מומס בטמפרטורה T יכול להיות מחושב; המונית, אשר יהיה שווה הריכוז של Ca (HCO)3)2.

בטמפרטורות שונות, המסה מומסת עולה כפי שמוצג על ידי הערכים ב 0, 20 ו - 100 ° C. אז, על פי ניסויים אלה, כמה של CA (HCO) נקבע3)2 מתמוסס באזור CaCO3 בתווך מימי גס עם CO2. ברגע CO CO נמלט2 גזי, CaCO3 יזרז, אבל לא את Ca (HCO3)2.

פיוז 'ן ונקודות רתיחה

רשת גבישית של CA (HCO)3)2 הוא הרבה יותר חלש מאשר CaCO3. אם זה יכול להיות במצב מוצק, ולמדוד את הטמפרטורה שבה הוא נמס בתוך fusiometer, זה בוודאי לקבל ערך הרבה מתחת 899 מעלות צלזיוס. כמו כן, זה יכול להיות צפוי בקביעת נקודת הרתיחה.

נקודת בעירה

זה לא דליק.

סיכונים

מאחר שתרכובת זו אינה קיימת בצורה מוצקה, אין זה סביר שהיא תייצג סיכון לתמרן את תמיסותיה המימיות, שכן הן Ca2+ כמו HCO3- הם אינם מזיקים בריכוזים נמוכים; ולכן הסיכון הגדול ביותר שיבלע את הפתרונות הללו יכול להיות רק בגלל מינון מסוכן של סידן.

אם התרכובת יצרה מוצק, למרות שזה עשוי להיות שונה פיזית מן CaCO3, השפעותיו הרעילות עשויות שלא לעבור מעבר לאי-נוחות ולאיזון פשוט לאחר מגע פיזי או שאיפה.

שימושים

-פתרונות סידן ביקרבונט שימשו במשך זמן רב לשטיפת ניירות ישנים, בעיקר יצירות אמנות או מסמכים היסטוריים חשובים.

-השימוש בפתרונות ביקרבונט הוא שימושי, לא רק בגלל שהם לנטרל את החומצות בעיתון, אלא גם לספק עתודה אלקליין של סידן פחמתי. המתחם האחרון מספק הגנה על הנזק העתידי על הנייר.

-כמו ביקרבונטים אחרים, הוא משמש בשמרים כימיים ובניסוחים של טבליות או אבקות. בנוסף, סידן ביקרבונט משמש כתוסף מזון (תמיסות מימיות של מלח זה).

-הפתרונות ביקרבונט שימשו למניעת אוסטאופורוזיס. עם זאת, תופעות משניות כגון היפרקלצמיה, אלקלוזיס מטבולית וכשל כלייתי נצפו במקרה אחד..

-סידן ביקרבונט מנוהל, מדי פעם, תוך ורידי כדי לתקן את ההשפעה הדיכאונית של hypokalemia על תפקוד הלב.

-ולבסוף, הוא מספק סידן לגוף, שהוא מתווך של התכווצות שרירים, באותו זמן שהוא מתקן את החומציות שעלולה להתרחש במצב היפוקלמיה..

הפניות

  1. ויקיפדיה. (2018). סידן ביקרבונט. מתוך: en.wikipedia.org
  2. סירה דובואה. (3 באוקטובר 2017). מהו סידן ביקרבונט? מקור: livestrong.com
  3. מרכז למידה מדעית. (2018). כימיית פחמן. מקור: sciencelearn.org.nz
  4. PubChem. (2018). סידן ביקרבונט. מקור: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  5. איימי א. גרבךכט ואיירין ברוקל. (1997). השימוש של סידן ביקרבונט מגנזיום ביקרבונט פתרונות בסדנאות שימור קטנים: תוצאות הסקר. מקור: cool.conservation-us.org