Карбона́т ка́льция ( углеки́слый кальций, кальцит, арагонит, известняк, мел, мрамор ) — неорганическое химическое соединение , соль угольной кислоты и кальция . Химическая формула ${\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}}}}$ .

В природе встречается в виде многочисленных минералов, например, кальцита , арагонита и ватерита , является главной составной частью известняка , мрамора , мела , входит в состав скорлупы яиц птиц и пресмыкающихся, а также в состав раковин моллюсков и некоторых других беспозвоночных .

Нерастворим в воде и этаноле . Зарегистрирован как белый пищевой краситель ( E170 ).

Применение

Используется как белый пищевой краситель Е170. Являясь основой мела , используется для письма на досках . Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.

Массовое производство/использование

Очищенный от примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности , в качестве наполнителя при производстве пластмасс , красок , резины , продукции бытовой химии , в строительстве.

При производстве бумаги карбонат кальция применяют одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя, а также раскислителя.

Используется при производстве силикатного стекла , — материала для производства оконного стекла, стеклянных бутылок, стекловолокна.

Применяется при производстве предметов гигиены (например, зубной пасты), в медицине.

В пищевой промышленности часто используется в качестве препарата препятствующего слёживанию и для препятствования слипания в комки сухих молочных продуктах.

При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать ( ). Рекомендован при болезнях костных тканей ^{[ источник не указан 1938 дней ]} .

Производители пластмассы — одни из основных потребителей чистого карбоната кальция (более 50% всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и пигмента, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон ( кримплен , лавсан , и т. п.), полиолефинов . Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т.п. Карбонат кальция составляет порядка 20% красящего пигмента, используемого при производстве красок ^{[ источник не указан 1938 дней ]} .

В строительстве

Строительство — ещё один из основных потребителей карбоната кальция. Например, в качестве наполнителя шпаклёвок и герметиков .

Также карбонат кальция является важным составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.

Карбонат кальция широко применяется для раскисления кислых почв.

Нахождение в природе

Очень распространённое в природе вещество. Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов :

• Арагонит
• Кальцит
• Фатерит (или μ-CaCO ₃ )

Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространённой.

Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах :

• Мел
• Известняк
• Мрамор
• Травертин
• Доломит

• 
  Кальцит
• 
  Арагонит
• 
  Мрамор
• 
  Травертин

Геология

Залежи карбоната кальция в виде известняковых и меловых пластов — распространённое явление в земной коре. Они имеют органическое, реже хемогенное происхождение .

Органическое происхождение связано отложениями останков древних морских организмов: зоопланктона , моллюсков , кораллов и др., в основном, в меловой период .

Такие горные породы как известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы практически полностью состоят из карбоната кальция с различными примесями.

В природе встречаются три кристаллические модификации карбоната кальция (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит).

Кальцит является наиболее устойчивой и распространённой кристаллической модификацией карбоната кальция. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные кальцитовыми останками раковин простейших морских организмов.

Арагонит является второй по устойчивости и распространённости кристаллической модификацией CaCO _3. В основном формируется в раковинах моллюсков и скелетах кораллов. Также арагонит может образовываться при неорганических процессах (хемогенное происхождение), например, в карстовых пещерах или гидротермальных источниках в результате химического осаждения из водных растворов или при испарении воды.

Фатерит является наименее стабильной разновидностью карбоната кальция и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями.

Получение

Подавляющее количество карбоната кальция, добывающееся из полезных ископаемых, используется в промышленности. Чистый карбонат кальция (например, для производства продуктов питания или использования в фармацевтических целях), может быть изготовлен из природного минерала с малым количеством вредных примесей, например, из мрамора.

В лаборатории карбонат кальция может быть приготовлен предварительным гашением оксида кальция — негашёной извести. При этом образуется гидроксид кальция , и затем в суспензию продувается углекислый газ для получения карбоната кальция :

${\displaystyle {\mathsf {CaO+H_{2}O\longrightarrow Ca(OH)_{2}}},}$

${\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}}.}$

Химические свойства

При нагревании до 900—1000 °C разлагается на кислотный оксид — углекислый газ CO ₂ и основный оксид — негашёную известь CaO:

${\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}\longrightarrow CaO+CO_{2}\uparrow }}.}$

Растворяется в воде при избытке углекислого газа, образуя кислую соль — гидрокарбонат кальция Ca(HCO ₃ ) ₂ :

${\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+CO_{2}+H_{2}O\longrightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}.}$ .

Из-за этой реакции образуются сталактиты , сталагмиты . Природные подземные воды, обильные углекислом газом, растворяют плохо растворимый карбонат кальция с образованием много лучше растворимого в воде гидрокарбоната кальция, при выделении подземной воды в виде капель с потолков пещер при попадании в воздух с низкой концентрацией углекислого газа происходит обратная реакция превращения гидрокарбоната кальция в плохо растворимый осадок карбоната кальция, образующего красивые природные формы в пещерах, и из-за этого же механизма образуются карстовые пещеры.

При обжиге с температурой свыше 1500 °C с углеродом, например, в форме кокса , образует карбид кальция и угарный газ :

${\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+4C\longrightarrow CaC_{2}+3CO\uparrow }}}$ .

Реагирует с сильными кислотами с вытеснением угольной кислоты , которая тут же разлагается на воду и углекислый газ :

${\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+2HCl\rightarrow CaCl_{2}+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}.}$

Данная реакция используется для лабораторного получения углекислого газа в аппарате Киппа .

Безопасность

Карбонат кальция считается нетоксичным веществом. ПДК 180 мг/дм³ (в воде, с обязательным контролем по ионам кальция ). ЛД50 на крысах около 6400 мг/кг.

Одобрен Объединённым экспертным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) в качестве пищевой добавки в 1965 году . Имеет номер E170 и номер INS 170 . Используется в качестве регулятора кислотности , , стабилизатора или пищевого красителя и одобрен для использования в Европейском союзе , США , Австралии и Новой Зеландии . Он «по закону добавляется ко всей муке грубого помола в Великобритании, кроме цельнозерновой» . Он используется в некоторых продуктах из соевого молока и миндального молока в качестве источника диетического кальция; по крайней мере, одно исследование предполагает, что карбонат кальция может быть таким же биодоступным, как кальций в коровьем молоке . Карбонат кальция также используется в качестве укрепляющего агента во многих консервированных и бутилированных овощных продуктах.

Примечания

Литература

• : [ англ. ] : [ 17 октября 2007 ] / National Institutes of Health // Medline Plus. — 2005. — 1 October. — Revised: Sep 15, 2015.
• А.И. Врублевский Основы химии

Ссылки

• Краситель е170 – Карбонат кальция : [ 26 октября 2010 ] // Факты о здоровой пище. — 2009.