- بناء
- محاليل مائية
- مادة صلبة افتراضية
- الاستقرار: NaHCO
- كاليفورنيا (HCO
- الخصائص الفيزيائية والكيميائية
- صيغة كيميائية
- الوزن الجزيئي الغرامي
- الحالة الفيزيائية
- الذوبان في الماء
- نقاط الانصهار والغليان
- نقطة اطلاق النار
- المخاطر
- التطبيقات
- المراجع
و بيكربونات الكالسيوم هو ملح غير عضوي مع الصيغة الكيميائية كاليفورنيا (HCO 3) 2. ينشأ في الطبيعة من كربونات الكالسيوم الموجودة في أحجار الحجر الجيري والمعادن مثل الكالسيت.
بيكربونات الكالسيوم قابلة للذوبان في الماء أكثر من كربونات الكالسيوم. سمحت هذه الخاصية بتشكيل أنظمة كارستية في صخور الحجر الجيري وفي بناء الكهوف.
المصدر: Pixabay
تصبح المياه الجوفية التي تمر عبر الشقوق مشبعة بإزاحتها من ثاني أكسيد الكربون (CO 2). تعمل هذه المياه على تآكل الصخور الجيرية المطلقة لكربونات الكالسيوم (CaCO 3) التي ستشكل بيكربونات الكالسيوم ، وفقًا للتفاعل التالي:
CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3) 2 (aq)
يحدث هذا التفاعل في الكهوف حيث تنشأ المياه شديدة الصلابة. الكالسيوم بيكربونات ليست في الحالة الصلبة ولكن في محلول مائي، جنبا إلى جنب مع الكالسيوم 2+ ، بيكربونات (HCO 3 -) وأيون كربونات (CO 3 2-).
بعد ذلك ، عن طريق تقليل تشبع ثاني أكسيد الكربون في الماء ، يحدث التفاعل العكسي ، أي تحول بيكربونات الكالسيوم إلى كربونات الكالسيوم:
Ca (HCO 3) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (s)
كربونات الكالسيوم ضعيفة الذوبان في الماء ، وهذا يتسبب في حدوث هطول الأمطار كمادة صلبة. يعتبر التفاعل أعلاه مهمًا جدًا في تكوين الهوابط والصواعد وغيرها من الكهوف في الكهوف.
تتكون هذه الهياكل الصخرية من قطرات الماء التي تتساقط من سقف الكهوف (الصورة العلوية). يتبلور كربونات الكالسيوم 3 الموجودة في قطرات الماء لتشكيل الهياكل المذكورة.
إن حقيقة عدم وجود بيكربونات الكالسيوم في حالة صلبة جعلت استخدامها صعبًا ، مع وجود أمثلة قليلة. وبالمثل ، من الصعب العثور على معلومات عن آثاره السامة. هناك تقرير عن مجموعة من الآثار الجانبية من استخدامه كعلاج للوقاية من هشاشة العظام.
بناء
المصدر: بواسطة Epop ، من ويكيميديا كومنز
في الصورة أعلاه ، يظهر أنيونيان HCO 3 - وكاتيون Ca 2+ يتفاعلان كهربائياً. وفقًا للصورة ، يجب وضع Ca 2+ في المنتصف ، نظرًا لأن HCO 3 بهذه الطريقة لن يتنافر بسبب شحناتهما السالبة.
الشحنة السالبة في HCO 3 - غير متمركز بين ذرتين من الأكسجين ، من خلال الرنين بين مجموعة الكربونيل C = O والسندات C - O - ؛ بينما في CO 3 2 - يتم فصله بين ذرات الأكسجين الثلاث ، حيث يتم فصل رابطة C - OH وبالتالي يمكن أن تتلقى شحنة سالبة بالرنين.
يمكن اعتبار الأشكال الهندسية لهذه الأيونات بمثابة كرات من الكالسيوم محاطة بمثلثات مسطحة من الكربونات بنهاية مهدرجة. من حيث نسبة الحجم، والكالسيوم وخاصة أصغر من HCO 3 - أيونات.
محاليل مائية
Ca (HCO 3) 2 لا يمكن أن تشكل مواد صلبة بلورية ، وتتكون في الواقع من المحاليل المائية لهذا الملح. في نفوسهم ، الأيونات ليست وحدها ، كما في الصورة ، ولكنها محاطة بجزيئات H 2 O.
كيف يتفاعلون؟ يحيط بكل أيون كرة ترطيب تعتمد على المعدن والقطبية وهيكل الأنواع الذائبة.
ينسق Ca 2+ مع ذرات الأكسجين في الماء لتكوين مركب مائي Ca (OH 2) n 2+ ، حيث يعتبر n عمومًا ستة ؛ وهذا هو ، "ثماني السطوح المائية" حول الكالسيوم.
في حين أن HCO 3 - الأنيونات التفاعل سواء مع روابط هيدروجينية (O 2 CO - H-OH 2) أو مع ذرات الهيدروجين من الماء في اتجاه delocalizes شحنة سالبة (HOCO 2 - H - OH، ثنائي القطب interaction- أيون).
هذه التفاعلات بين Ca 2+ و HCO 3 - والماء فعالة للغاية لدرجة أنها تجعل بيكربونات الكالسيوم قابلة للذوبان في هذا المذيب ؛ على عكس كربونات الكالسيوم 3 ، حيث تكون عوامل الجذب الكهروستاتيكية بين Ca 2+ و CO 3 2 قوية جدًا ، تترسب من المحلول المائي.
بالإضافة إلى المياه، وهناك CO 2 جزيئات حولها، والتي تتفاعل ببطء إلى توفير المزيد من HCO 3 - (اعتمادا على قيم الرقم الهيدروجيني).
مادة صلبة افتراضية
حتى الآن ، تفسر أحجام وشحنات الأيونات في Ca (HCO 3) 2 ، ولا وجود الماء ، سبب عدم وجود المركب الصلب ؛ وهذا يعني أن البلورات النقية التي يمكن تمييزها عن طريق علم البلورات بالأشعة السينية Ca (HCO 3) 2 ليست أكثر من أيونات موجودة في الماء حيث تستمر التكوينات الكهفية في النمو.
إذا كان Ca 2+ و HCO 3 - يمكن عزلهما عن الماء لتجنب التفاعل الكيميائي التالي:
Ca (HCO 3) 2 (aq) → CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
ثم يمكن تجميعها في مادة صلبة بلورية بيضاء بنسب متكافئة 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). لا توجد دراسات حول هيكلها ، ولكن يمكن مقارنتها بهيكل NaHCO 3 (حيث لا يوجد بيكربونات المغنيسيوم ، Mg (HCO 3) 2 كمادة صلبة أيضًا) ، أو بهيكل CaCO 3.
الاستقرار: NaHCO
يتبلور NaHCO 3 في النظام أحادي الميل ، و CaCO 3 في نظام ثلاثي الزوايا (الكالسيت) ونظام تقويم العظام (الأراجونيت). إذا تم استبدال Na + بـ Ca 2+ ، فسوف تتزعزع الشبكة البلورية بسبب الاختلاف الأكبر في الأحجام ؛ بمعنى آخر ، Na + ، نظرًا لأنها أصغر ، تشكل بلورة أكثر استقرارًا باستخدام HCO 3 - مقارنة بـ Ca 2+.
في الواقع ، يحتاج Ca (HCO 3) 2 (aq) إلى الماء ليتبخر حتى تتجمع أيوناته معًا في بلورة ؛ لكن شبكته البلورية ليست قوية بما يكفي للقيام بذلك في درجة حرارة الغرفة. عن طريق تسخين الماء ، يحدث تفاعل التحلل (المعادلة أعلاه).
في حين أن أيون الصوديوم + في حل، فإنه سيكون تشكيل الزجاج مع HCO 3 - قبل التحلل الحراري.
يرجع السبب إذن وراء عدم تبلور Ca (HCO 3) 2 (نظريًا) إلى الاختلاف في نصف القطر الأيوني أو أحجام أيوناته ، والتي لا يمكن أن تشكل بلورة مستقرة قبل التحلل.
كاليفورنيا (HCO
من ناحية أخرى ، إذا تمت إضافة H + إلى الهياكل البلورية CaCO 3 ، فإن خصائصها الفيزيائية ستتغير بشكل كبير. ربما ، تنخفض نقاط انصهارها بشكل كبير ، وحتى الأشكال المورفولوجية للبلورات تنتهي بالتعديل.
هل يستحق الأمر تجربة تخليق الكالسيوم الصلب (HCO 3) 2 ؟ يمكن أن تتجاوز الصعوبات التوقعات ، وقد لا يوفر الملح ذو الاستقرار الهيكلي المنخفض فوائد إضافية كبيرة في أي تطبيق تستخدم فيه أملاح أخرى بالفعل.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
صيغة كيميائية
كاليفورنيا (HCO 3) 2
الوزن الجزيئي الغرامي
162.11 جم / مول
الحالة الفيزيائية
لا يظهر في الحالة الصلبة. يوجد في محلول مائي ولم تنجح محاولات تحويله إلى مادة صلبة عن طريق تبخر الماء لأنه يصبح كربونات الكالسيوم.
الذوبان في الماء
16.1 جم / 100 مل عند 0 درجة مئوية ؛ 16.6 غرام / 100 مل في 20º C و 18.4 جم / 100 مل في 100º C. وهذه القيم هي التي تشير إلى تقارب عالية من جزيئات الماء ل Ca (HCO 3) 2 الأيونات ، كما هو موضح في القسم السابق. وفي الوقت نفسه ، يذوب 15 مجم فقط من كربونات الكالسيوم 3 في لتر من الماء ، مما يعكس تفاعلاته الكهروستاتيكية القوية.
نظرًا لأن Ca (HCO 3) 2 لا يمكن أن تشكل مادة صلبة ، فلا يمكن تحديد قابليتها للذوبان بشكل تجريبي. ومع ذلك، نظرا للظروف التي أنشأتها CO 2 الذائب في المياه المحيطة الحجر الجيري، ويمكن حساب كتلة الكالسيوم المذاب عند درجة حرارة T. الكتلة ، والتي ستكون مساوية لتركيز Ca (HCO 3) 2.
عند درجات حرارة مختلفة ، تزداد الكتلة الذائبة كما هو موضح بالقيم عند 0 و 20 و 100 درجة مئوية. بعد ذلك ، وفقًا لهذه التجارب ، يتم تحديد مقدار ذوبان Ca (HCO 3) 2 بالقرب من CaCO 3 في وسط مائي يتغويز باستخدام CO 2. مرة واحدة في الغازية CO 2 الهروب ، وكربونات الكالسيوم و3 يعجل، ولكن ليس كا (HCO 3) 2.
نقاط الانصهار والغليان
الشبكة البلورية لـ Ca (HCO 3) 2 أضعف بكثير من شبكة CaCO 3. إذا كان من الممكن الحصول عليها في حالة صلبة ، وقياس درجة الحرارة التي تذوب عندها بمقياس fusiometer ، فمن المؤكد أنه سيتم الحصول على قيمة أقل بكثير من 899 درجة مئوية. وبالمثل ، من المتوقع أن يحدث نفس الشيء في تحديد درجة الغليان.
نقطة اطلاق النار
إنه غير قابل للاحتراق.
المخاطر
نظرًا لعدم وجود هذا المركب في شكل صلب ، فمن غير المحتمل أن يمثل خطرًا للتعامل مع محاليله المائية ، نظرًا لأن كل من Ca 2+ و HCO 3 أيونات - ليست ضارة عند التركيزات المنخفضة ؛ وبالتالي ، فإن الخطر الأكبر الذي قد يكون من خلال تناول هذه المحاليل ، يمكن أن يكون فقط بسبب جرعة خطيرة من الكالسيوم التي يتم تناولها.
إذا كان المركب سيشكل مادة صلبة ، على الرغم من أنه قد يكون مختلفًا فيزيائيًا عن كربونات الكالسيوم 3 ، فإن آثاره السامة قد لا تتجاوز مجرد الشعور بعدم الراحة والتجفيف بعد الاتصال الجسدي أو عن طريق الاستنشاق.
التطبيقات
- منذ فترة طويلة تستخدم محاليل بيكربونات الكالسيوم لغسل الأوراق القديمة ، وخاصة الأعمال الفنية أو الوثائق المهمة تاريخياً.
- استخدام محاليل البيكربونات مفيد ، ليس فقط لأنها تحيد الأحماض في الورق ، ولكنها توفر أيضًا احتياطيًا قلويًا من كربونات الكالسيوم. يوفر المركب الأخير الحماية للضرر المستقبلي للورق.
- مثل البيكربونات الأخرى ، يتم استخدامه في الخمائر الكيميائية وفي تركيبات الأقراص أو البودرة الفوارة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام بيكربونات الكالسيوم كمادة مضافة للغذاء (المحاليل المائية لهذا الملح).
- تم استخدام محاليل البيكربونات في الوقاية من هشاشة العظام. ومع ذلك ، فقد لوحظت آثار جانبية مثل فرط كالسيوم الدم والقلاء الأيضي والفشل الكلوي في حالة واحدة.
- يتم إعطاء بيكربونات الكالسيوم من حين لآخر عن طريق الوريد لتصحيح التأثير الاكتئابي لنقص بوتاسيوم الدم على وظائف القلب.
- وأخيراً ، يوفر الكالسيوم للجسم ، وهو وسيط لتقلص العضلات ، وفي نفس الوقت يقوم بتصحيح الحماض الذي يمكن أن يحدث في حالة نقص بوتاسيوم الدم.
المراجع
- ويكيبيديا. (2018). بيكربونات الكالسيوم. مأخوذة من: en.wikipedia.org
- سيرا دوبوا. (03 أكتوبر 2017). ما هي بيكربونات الكالسيوم؟ تم الاسترجاع من: livestrong.com
- مركز تعلم العلوم. (2018). كيمياء كربونات. تم الاسترجاع من: sciencelearn.org.nz
- بوبكيم. (2018). بيكربونات الكالسيوم. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- ايمي جربراخت وايرين بروكل. (1997). استخدام حلول بيكربونات الكالسيوم وبيكربونات المغنيسيوم في ورش عمل الحفظ الصغيرة: نتائج المسح. تم الاسترجاع من: cool.conservation-us.org