Kalcium-karbonát

Kalcium-karbonát
IUPAC-név	kalcium-karbonát
Más nevek	mészkő, calcii carbonas, szénsavas mész
Kémiai azonosítók
CAS-szám	471-34-1
EINECS-szám	207-439-9
RTECS szám	FF9335000
ATC kód	A02AC01, A12AA04
Gyógyszer szabadnév	calcium carbonate
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	CaCO3
Moláris tömeg	100,09 g/mol
Megjelenés	fehér por, illetve fehér rögök
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség	2,93 g/cm3
Olvadáspont	825 °C (bomlik)
Forráspont	olvadáspont közelében bomlik
Oldhatóság (vízben)	0,014 g/l (0°C, 100 kPa)
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet	tetraéder
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfHo298	−1207 kJ/mol
Standard moláris entrópia So298	93 J/(mol·K)
Veszélyek
EU osztályozás	nincsenek veszélyességi szimbólumok
R mondatok	(nincs)
S mondatok	(nincs)
Lobbanáspont	nem gyúlékony
Rokon vegyületek
Azonos kation	a kalcium vegyületei
Azonos anion	karbonátok
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A kalcium-karbonát (mészkő, calcium carbonate, calcii carbonas, szénsavas mész, CaCO₃) a karbonátok közé tartozó szervetlen vegyület. Különböző ásványai számos kőzet, köztük a mészkő fő összetevői. A kalcium-karbonát a puhatestűek és a gerincesek vázának fő alkotórésze. A vezetékes vízből kiválva a magnézium-karbonáttal együtt alkotja a vízkövet. Az építkezésekhez szükséges habarcs és cement alapanyaga. Az orvoslásban savmegkötőként és kalciumionok bevitelére használják. A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben calcii carbonas néven hivatalos.

Felhasználás

A kalcium-karbonát az építkezéseken használt habarcs és cement előállításának alapanyaga. Mészkő formájában építőanyagként is alkalmazzák, különösen jól bevált a nedves vidékeken. A kalcium-karbonátot az orvoslásban savmegkötőként és kalciumionok bevitelére használják.

Habarcs készítése

A kalcium-karbonátból égetett meszet, majd oltott meszet állítanak elő, melyből többek között habarcsot készítenek, amit az építkezéseken kötőanyagként használnak. Az eljárás során a kalcium-karbonátot hevítik, melynek hatására 885 °C felett szén-dioxid távozik belőle, és kalcium-oxiddá alakul. A folyamatot mészégetésnek, a kalcium-oxidot égetett mésznek nevezik.

$\mathrm {CaCO_{3}\rightarrow CaO+CO_{2}} \!$

A kalcium-oxid vízben való oldásával, a mészoltással kalcium-hidroxid oldatot, oltott meszet nyernek. Az oltott meszet homokkal keverik, így kapják a habarcsot.

$\mathrm {CaO+H_{2}O\rightarrow Ca^{2+}+2OH^{-}} \!$

A habarcsot kötőanyagként alkalmazzák, mivel levegőn állva lassan "megköt", karbonátosodik.

$\mathrm {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}+H_{2}O} \!$

Klinkercement, a cementgyártás közbülső terméke

Cementgyártás

Fő szócikk: Cement

A mészkő kőzetben lévő kalcium-karbonátból agyag hozzáadásával ún. portlandcementet, másképpen szilikátcementet készítenek. A mészkő és agyag keverékét megőrlik, majd kb. 1500 °C-ra hevítik. A kiégetéssel kapott szürkészöld színű rögöket, az ún. klinkercementet porrá őrlik. Az így kapott portlandcement különböző ásványok keveréke, tulajdonságai az összetevők arányától függenek.

A keverék főbb elemei:

• 3 CaO · SiO₂ (trikalcium-szilikát)
• 2 CaO · SiO₂ (dikalcium-szilikát)
• 4 CaO · Al₂O₃ · Fe₂O₃ (tetrakalcium-aluminát-ferrit)
• 3 CaO · Al₂O₃ (trikalcium-aluminát)

E négy összetevő víz hatására igen kemény, stabil vegyületté alakul át. Ez a folyamat a cement megkötése.

Előfordulás

Ásványokban, kőzetekben

Lásd még: Mészkő, Dolomit, Kalcit

A kalcium-karbonát számos ásvány (kalcit, aragonit, dolomit, vaterit vagy μ-CaCO₃) és kőzet alapvető alkotója. Kőzetei közül az üledékes kőzetek a gyakoribbak.

Legismertebb kőzete a több, mint 90% kalcium-karbonátot tartalmazó mészkő. A kréta a mészkő különleges változata. Az édesvizekből kicsapódó mésztufától és travertinótól jól megkülönböztethető a tengervízből kiváló, kevésbé porózus, tömörebb diagenizált mészkő.

A dolomit kőzet több, mint 90%-a dolomit ásvány, amely kalcium-magnézium-karbonátból (CaCO₃*MgCO₃) áll.

Az átmeneti karbonátos kőzetek összetétele a mészkő (illetve a dolomit) és az agyag közötti.

Szintén meglehetősen ismert, de jóval kevésbé gyakori a szinte tiszta kalcium-karbonátból álló, és a mészkő metamorfózisával keletkező átalakult kőzet, a márvány.

A kalcium-karbonát ásványai (főleg a kalcit) ezenkívül előfordulnak számos telérkőzetben és egyéb hidrotermális képződményben. Aktívan részt vesznek a talajok meszesedésében – ez a folyamat a Kárpát-medence középső részén általános. Kalcium-karbonát ásványokból (kalcit, aragonit) áll a barlangi képződmények többsége.

A jórészt karbonátásványokból (egyebek közt kalcitból is) álló magmás kőzetek a karbonatitok. A Föld egyetlen, működő karbonatitvulkánja a Kelet-Afrikai árokban (Kenyában, a Turkana-tótól délre) található Ol Doinyo Lengai.

Élőlényekben

A tojáshéj kb. 95%-a kalcium-karbonát. Kalcium-karbonátot tartalmaz a puhatestűek váza és a gerincesek^[forrás?] csontos váza.

Fizikai tulajdonságok

A kalcium-karbonát fehér, kristályos, szobahőmérsékleten szilárd vegyület. Fizikai tulajdonságai jelentősen függenek kristályszerkezetétől.

Kémiai tulajdonságok

Lásd még: Karbonát

Oldhatóság

Vízben igen kis mértékben, savakban jól oldódik. Szénsavas vízben oldható.

$\mathrm {CaCO_{3}+H_{2}CO_{3}\rightleftharpoons Ca^{2+}+2HCO_{3}^{-}} \!$

A vízkő kalcium-karbonátból és magnézium-karbonátból áll.

Vízkövesedés

A vízben oldott kalcium- és hidrokarbonátionok kalcium-karbonátként kiválhatnak. A kivált kalcium-karbonát a magnézium-karbonáttal együtt alkotja a vízkövet.

$\mathrm {Ca^{2+}+2HCO_{3}^{-}\rightleftharpoons {\underline {CaCO_{3}}}+CO_{2}+H_{2}O} \!$

Kalcium-karbonát kimutatása

Ha egy erős savat, például sósavat cseppentünk olyan kőzetre, ami karbonátot (esetünkben kalcium-karbonátot) tartalmaz, pezsgést tapasztalunk a fejlődő szén-dioxid miatt.

$\mathrm {2H^{+}+CaCO_{3}\rightarrow Ca^{2+}+CO_{2}+H_{2}O} \!$

A fejlődő szén-dioxid a meszes vizet, vagyis a kalcium-hidroxid vizes oldatát megzavarosítja.

$\mathrm {CO_{2}+Ca^{2+}+2OH^{-}\rightarrow {\underline {CaCO_{3}}}+H_{2}O} \!$

Források

• Balogh K. et al.: Szedimentológia I–III. (Akadémiai Kiadó, Budapest, 1991.)
• Bodonyi Ferenc: Kémiai összefoglaló (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987., p. 327, 337; ISBN 963-10-7229-0)
• Molnár B., 1980.: Hiperszalin tavi dolomitképződés a Duna-Tisza közén. (Földtani Közlöny 110., p. 45–64; HU ISSN 0015-542X)