The hydrogenuhličitan vápenatý je anorganická sůl s chemickým vzorcem Ca (HCO3)dva. V přírodě pochází z uhličitanu vápenatého přítomného ve vápencových kamenech a minerálů, jako je kalcit.
Hydrogenuhličitan vápenatý je ve vodě rozpustnější než uhličitan vápenatý. Tato vlastnost umožnila vznik krasových systémů ve vápencových skalách a strukturování jeskyní..
Podzemní voda, která prochází trhlinami, se nasycuje přemísťováním oxidu uhličitého (COdva). Tyto vody erodují vápencové kameny uvolňující uhličitan vápenatý (CaCO3), který vytvoří hydrogenuhličitan vápenatý podle následující reakce:
Zloděj3s) + COdva(g) + HdvaO (l) => Ca (HCO3)dva(aq)
K této reakci dochází v jeskyních, kde vznikají velmi tvrdé vody. Hydrogenuhličitan vápenatý není společně s Ca v pevném stavu, ale ve vodném roztokudva+, hydrogenuhličitan (HCO3-) a uhličitanový ion (CO3dva-).
Následně snížením nasycení oxidem uhličitým ve vodě dochází k reverzní reakci, tj. Transformaci hydrogenuhličitanu vápenatého na uhličitan vápenatý:
Ca (HCO3)dva(aq) => COdva (g) + HdvaO (l) + CaCO3 (s)
Uhličitan vápenatý je špatně rozpustný ve vodě, což způsobuje, že se srážení vyskytuje 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). CaCO3 přítomný ve vodních kapičkách, krystalizuje a vytvoří výše uvedené struktury.
Skutečnost, že se hydrogenuhličitan vápenatý nenachází v pevném stavu, znesnadnila jeho použití a bylo nalezeno několik příkladů. Stejně tak je těžké najít informace o jeho toxických účincích. Existuje zpráva o souboru vedlejších účinků při jeho použití jako léčby k prevenci osteoporózy.
Na obrázku výše jsou zobrazeny dva HCO anionty3- a kation Cadva+ elektrostaticky interagující. Ca.dva+ podle obrázku by měl být umístěn uprostřed, protože tímto způsobem HCO3- neodrazili by se navzájem kvůli svým záporným nábojům.
Záporný náboj u HCO3- delokalizuje mezi dvěma atomy kyslíku rezonancí mezi karbonylovou skupinou C = O a vazbou C-O-; zatímco v CO3dva-, je delokalizován mezi třemi atomy kyslíku, protože vazba C-OH je deprotonována a může proto přijímat záporný náboj rezonancí.
Geometrie těchto iontů může být považována za sféry vápníku obklopené plochými trojúhelníky uhličitanů s hydrogenovaným koncem. Pokud jde o poměr velikosti, je vápník znatelně menší než ionty HCO.3-.
Ca (HCO3)dva Nemůže tvořit krystalické pevné látky a ve skutečnosti se skládá z vodných roztoků této soli. V nich nejsou ionty samy, jako na obrázku, ale jsou obklopeny molekulami H.dvaNEBO.
Jak interagují? Každý iont je obklopen hydratační koulí, která bude záviset na kovu, polaritě a struktuře rozpuštěných druhů..
Ca.dva+ koordinuje s atomy kyslíku ve vodě za vzniku vodného komplexu Ca (OHdva)ndva+, kde n je obecně považováno za šest; tj. „vodný osmistěn“ kolem vápníku.
Zatímco HCO anionty3- interagují buď s vodíkovými vazbami (OdvaCO-H-OHdva) nebo s atomy vodíku ve vodě ve směru delokalizovaného záporného náboje (HOCOdva- H-OH, interakce dipól-ion).
Tyto interakce mezi Cadva+, HCO3- a voda jsou tak účinné, že díky nim je hydrogenuhličitan vápenatý v tomto rozpouštědle velmi dobře rozpustný; na rozdíl od CaCO3, ve kterém jsou elektrostatické přitažlivosti mezi Cadva+ a CO3dva- jsou velmi silné a sráží se z vodného roztoku.
Kromě vody existují molekuly COdva kolem, které reagují pomalu a poskytují více HCO3- (v závislosti na hodnotách pH).
Zatím velikosti a náboje iontů v Ca (HCO3)dva, ani přítomnost vody, vysvětlete, proč tuhá sloučenina neexistuje; tj. čisté krystaly, které lze charakterizovat rentgenovou krystalografií Ca (HCO3)dva není to nic jiného než ionty přítomné ve vodě, ze které kavernózní útvary nadále rostou.
Ano, Ca.dva+ a HCO3- lze izolovat z vody a vyhnout se následující chemické reakci:
Ca (HCO3)dva(aq) → CaCO3s) + COdva(g) + HdvaO (l)
Ty by pak mohly být seskupeny do bílé krystalické pevné látky se stechiometrickými poměry 2: 1 (2HCO3/ 1Ca). Neexistují žádné studie o jeho struktuře, ale dalo by se to srovnat se strukturou NaHCO3 (od hydrogenuhličitanu hořečnatého, Mg (HCO3)dva, neexistuje jako pevná látka) nebo s obsahem CaCO3.
NaHCO3 krystalizuje v monoklinickém systému a CaCO3 v trigonálních (kalcitových) a ortorombických (aragonitových) systémech. Pokud byl nahrazen Na+ od Cadva+, krystalická mřížka by byla destabilizována větším rozdílem ve velikostech; tj. Na+ protože je menší, vytváří stabilnější krystal s HCO3- ve srovnání s Cadva+.
Ve skutečnosti Ca (HCO3)dva(aq) potřebuje odpařit vodu, aby se její ionty mohly seskupit v krystalu; ale jeho krystalická mřížka není dostatečně silná, aby to dokázala při pokojové teplotě. Při ohřevu vody dochází k rozkladné reakci (výše uvedená rovnice).
Být iontem Na+ v roztoku by vytvořil krystal s HCO3- před jeho tepelným rozkladem.
Důvod, proč Ca (HCO3)dva nekrystaluje (teoreticky), je to způsobeno rozdílem v iontových poloměrech nebo velikostech jeho iontů, které před rozkladem nemohou vytvořit stabilní krystal.
Pokud naopak H+ do krystalových struktur CaCO3, jejich fyzikální vlastnosti by se drasticky změnily. Možná, že jejich body tání významně klesají, a dokonce i morfologie krystalů se nakonec upraví..
Stálo by za to vyzkoušet syntézu Ca (HCO3)dva pevný? Potíže by mohly překonat očekávání a sůl s nízkou strukturní stabilitou nemusí poskytovat další významné výhody v jakékoli aplikaci, kde se již používají jiné soli..
Ca (HCO3)dva
162,11 g / mol
Nepřichází v pevném stavu. Nachází se ve vodném roztoku a pokusy přeměnit ji na pevnou látku odpařením vody nebyly úspěšné, protože se z ní stává uhličitan vápenatý..
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 svědčí o vysoké afinitě molekul vody k iontům Ca (HCO3)dva, jak je vysvětleno v předchozí části. Mezitím pouze 15 mg CaCO3 rozpustí se v jednom litru vody, což odráží jejich silné elektrostatické interakce.
Protože Ca (HCO3)dva nemůže tvořit pevnou látku, její rozpustnost nelze určit experimentálně. Vzhledem k podmínkám vytvořeným COdva rozpuštěný ve vodě obklopující vápenec, lze vypočítat hmotnost vápníku rozpuštěného při teplotě T; hmotnost, která by se rovnala koncentraci Ca (HCO3)dva.
Při různých teplotách se rozpuštěná hmota zvyšuje, jak ukazují hodnoty při 0, 20 a 100 ° C. Poté se podle těchto experimentů stanoví, kolik Ca (HCO3)dva rozpouští se v blízkosti CaCO3 ve vodném médiu provzdušňovaném COdva. Jakmile unikne COdva plynný, CaCO3 se vysráží, ale ne Ca (HCO3)dva.
Krystalová mřížka Ca (HCO3)dva je mnohem slabší než CaCO3. Pokud jej lze získat v pevném stavu a teplota, při které se taví, se měří pomocí fusiometru, byla by jistě získána hodnota hluboko pod 899 ° C. Obdobně by se to dalo očekávat při stanovení bodu varu..
Není palivo.
Protože tato sloučenina neexistuje v pevné formě, je nepravděpodobné, že by manipulace s jejími vodnými roztoky představovala riziko, protože oba ionty Cadva+ jako HCO3- nejsou škodlivé při nízkých koncentracích; a proto větší riziko, které by bylo požitím těchto řešení, by mohlo být způsobeno pouze nebezpečnou dávkou požitého vápníku.
Pokud by sloučenina měla tvořit pevnou látku, i když možná fyzicky odlišnou od CaCO3, jeho toxické účinky nesmí po fyzickém kontaktu nebo vdechování přesahovat pouhé nepohodlí a sucho.
-Roztoky hydrogenuhličitanu vápenatého se již dlouho používají k praní 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. Druhá sloučenina poskytuje ochranu pro budoucí poškození papíru..
-Stejně jako ostatní hydrogenuhličitany se používá v chemických kvasnicích a v šumivých tabletách nebo práškových formulacích. Kromě toho se hydrogenuhličitan vápenatý používá jako přísada do potravin (vodné roztoky této soli).
-V prevenci osteoporózy se používají roztoky hydrogenuhličitanu. V jednom případě však byly pozorovány vedlejší účinky, jako je hyperkalcémie, metabolická alkalóza a selhání ledvin..
-Hydrogenuhličitan vápenatý se občas podává intravenózně, aby se upravil depresivní účinek hypokalémie na srdeční funkce.
-A nakonec poskytuje tělu vápník, který je mediátorem svalové kontrakce, a současně upravuje acidózu, která může nastat při hypokalemickém stavu..
Zatím žádné komentáře