Гидрокарбонат кальция это что

Гидрокарбонат кальция

Гидрокарбонат кальция
Общие
Традиционные названия	Гидрокарбонат кальция
Химическая формула	Ca(HCO3)2
Физические свойства
Молярная масса	162.1124 г/моль
Термические свойства

Гидрокарбонат кальция — соль угольной кислоты. Химическая формула — .

Содержание

Свойства

Как известно, все гидрокарбонаты в воде растворимы. Гидрокарбонат кальция обусловливает временную жёсткость воды. В организме гидрокарбонаты выполняют важную физиологическую роль — регулируют постоянство реакций в крови. При нагревании раствора гидрокарбоната кальция он разлагается:

Таким образом, реакция разложения гидрокарбоната кальция является обратной реакцией его образования. Именно это уравнение является основным, по которому образуется накипь в чайниках и водонагревательных системах, так как в исходной воде почти всегда содержится гидрокарбонат кальция, который более растворим, чем карбонат.

Применение

Получение

Гидрокарбонат кальция получают взаимодействием карбоната кальция с углекислым газом и водой:

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Гидрокарбонат кальция» в других словарях:

ГИДРОКАРБОНАТ КАЛЬЦИЯ — (Са(НСО3)2), соль, присутствие которой обуславливает ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ. Это устраняется, если воду нагреть, нерастворимый гидрокарбонат кальция осаждается и образует налет внутри водопроводных труб или на стенках посуды. Тот же процесс происходит,… … Научно-технический энциклопедический словарь

Кальция гидроксид — Гидроксид кальция Общие Систематическое наименование Гидроксид кальция Отн. молек. масса 74.093 а. е. м. Молярная масса 74.093 г/моль … Википедия

Кальция гидроокись — Гидроксид кальция Общие Систематическое наименование Гидроксид кальция Отн. молек. масса 74.093 а. е. м. Молярная масса 74.093 г/моль … Википедия

Гидрокарбонат калия — Общие Систематическое наименование Гидрокарбонат калия Традиционные названия Углекислый калий, кислый; бикарбонат калия Химическая формула KHCO3 Физические свойства … Википедия

Гидрокарбонат натрия — Гидрокарбонат натрия … Википедия

кальция гидрокарбонат — kalcio hidrokarbonatas statusas T sritis chemija formulė Ca(HCO₃)₂ atitikmenys: angl. calcium bicarbonate; calcium hydrocarbonate; calcium hydrogen carbonate rus. кальций двууглекислый; кальций кислый углекислый; кальция бикарбонат; кальция… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

кальция бикарбонат — kalcio hidrokarbonatas statusas T sritis chemija formulė Ca(HCO₃)₂ atitikmenys: angl. calcium bicarbonate; calcium hydrocarbonate; calcium hydrogen carbonate rus. кальций двууглекислый; кальций кислый углекислый; кальция бикарбонат; кальция… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Гидроксид кальция — Общие … Википедия

Карбонат кальция — Карбонат кальция … Википедия

Хлорид кальция — Общие … Википедия

Источник

КАЛЬЦИЯ КАРБОНАТ (CALCIUM CARBONATE) ОПИСАНИЕ

Фармакологическое действие

Показания активного вещества КАЛЬЦИЯ КАРБОНАТ

Открыть список кодов МКБ-10

Режим дозирования

У детей для профилактики и лечения рахита и кариеса применяют в суточной дозе 300-600 мг.

Побочное действие

Противопоказания к применению

Применение у детей

Возможно применение у детей по показаниям в рекомендуемых соответственно возрасту дозах и лекарственных формах.

Применение у пожилых пациентов

Возможно применение у пожилых пациентов по показаниям.

Особые указания

При длительном применении в высоких дозах следует регулярно контролировать концентрацию кальция в крови и показатели функции почек.

Кальция карбонат в форме таблеток, предназначенных для лечения и профилактики остеопороза, рахита и кариеса, не рекомендуется применять в качестве антацидного средства.

Лекарственное взаимодействие

При одновременном приеме внутрь возможно замедление абсорбции других лекарственных средств.

При одновременном применении с антибиотиками группы тетрациклина уменьшается концентрация тетрациклинов в плазме крови и снижается их клиническая эффективность.

При одновременном применении с тиазидными диуретиками возникает риск развития гиперкальциемии и метаболического алкалоза.

При одновременном применении с индометацином уменьшается абсорбция индометацина и уменьшается его раздражающее действие на ЖКТ.

При одновременном применении уменьшается клиническая эффективность левотироксина.

Источник

ГИДРОКАРБОНАТ КАЛЬЦИЯ

Смотреть что такое «ГИДРОКАРБОНАТ КАЛЬЦИЯ» в других словарях:

Гидрокарбонат кальция — Общие … Википедия

Кальция гидроксид — Гидроксид кальция Общие Систематическое наименование Гидроксид кальция Отн. молек. масса 74.093 а. е. м. Молярная масса 74.093 г/моль … Википедия

Кальция гидроокись — Гидроксид кальция Общие Систематическое наименование Гидроксид кальция Отн. молек. масса 74.093 а. е. м. Молярная масса 74.093 г/моль … Википедия

Гидрокарбонат калия — Общие Систематическое наименование Гидрокарбонат калия Традиционные названия Углекислый калий, кислый; бикарбонат калия Химическая формула KHCO3 Физические свойства … Википедия

Гидрокарбонат натрия — Гидрокарбонат натрия … Википедия

кальция гидрокарбонат — kalcio hidrokarbonatas statusas T sritis chemija formulė Ca(HCO₃)₂ atitikmenys: angl. calcium bicarbonate; calcium hydrocarbonate; calcium hydrogen carbonate rus. кальций двууглекислый; кальций кислый углекислый; кальция бикарбонат; кальция… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

кальция бикарбонат — kalcio hidrokarbonatas statusas T sritis chemija formulė Ca(HCO₃)₂ atitikmenys: angl. calcium bicarbonate; calcium hydrocarbonate; calcium hydrogen carbonate rus. кальций двууглекислый; кальций кислый углекислый; кальция бикарбонат; кальция… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Гидроксид кальция — Общие … Википедия

Карбонат кальция — Карбонат кальция … Википедия

Хлорид кальция — Общие … Википедия

Источник

ВЛИЯНИЕ ГИДРОКАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИЗВЕСТИ КАРБОНИЗАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯ

1 ORCID: 0000-0001-6298-5077, Доктор технических наук, профессор, 2 ORCID: 0000-0001-6255-8948, Кандидат технических наук, доцент, 3 ORCID: 0000-0002-5241-0074, Кандидат технических наук, доцент, 4 ORCID: 0000-0002-3378-2032, 5 ORCID: 0000-0002-7095-7946, Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение), Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского

ВЛИЯНИЕ ГИДРОКАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИЗВЕСТИ КАРБОНИЗАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯ

Аннотация

Установлено, что гидрокарбонат кальция, возникающий в системе «известь и/или известняк – вода – углекислый газ», способствует повышению прочностных характеристик получаемого материала, а карбонаткальциевый заполнитель в искусственно карбонизируемых составах является активным компонентом, участвующим в процессах твердения, структурообразования и формирования физико-механических свойств получаемого материала в результате реакции карбонизации в условиях повышенного содержания CО₂.

Ключевые слова: гидроксид кальция, известь, карбонизационное твердение, гидрокарбонат кальция, карбонат кальция, прочность

1 ORCID: 0000-0001-6298-5077, PhD in Engineering, professor, 2 ORCID: 0000-0001-6255-8948, PhD in Engineering, associate professor, 3 ORCID: 0000-0002-5241-0074, PhD in Engineering, associate professor, 4 ORCID: 0000-0002-3378-2032, 5 ORCID: 0000-0002-7095-7946, Academy of construction and architecture, V.I. Vernadsky Crimean Federal University

THE EFFECT OF CALCIUM BICARBONATE ON STRUCTURE AND PROPERTIES OF MATERIALS BASED ON LIME CARBONIZING HARDENING

Abstract

It is established that the calcium hydrocarbonate arising in the “lime and/or limestone-water-carbon dioxide” system promotes increasing of strength characteristics of the obtained material, and calcium carbonate as a filler in artificially carbonated structures is the active component participating in processes of curing, structurization and formation of physicomechanical properties of the obtained material as a result of reaction of carbonization in the conditions of the increased maintenance of CO₂.

Keywords: calcium hydroxide, lime, carbonizing hardening, calcium hydrogen carbonate, calcium carbonate, strength.

Введение

Гидроксид кальция как основное вяжущее вещество в растворе извести, широко и успешно использовалось с древних времен. Это вяжущее вещество затвердевает в результате реакции карбонизации, которая изменяет микроструктуру и пористую структуру строительного раствора, улучшая его механические свойства и долговечность. Насыщение углекислотой в растворах извести происходит, когда CO₂ в воздухе распространяется через открытые поры раствора, растворяется в воде, находящейся внутри капиллярной поры, и реагирует с растворенным гидроксидом кальция. Это приводит к осаждению кристаллов карбоната кальция, выделению воды и тепла. Этот полный процесс выглядит следующим образом:

(1)

Процесс превращения гидроксида кальция в карбонат кальция в естественных атмосферных условиях протекает десятилетия, главным образом, из-за низкого содержания в воздухе углекислого газа (

0,03 %). Интерес к процессу ускоренной карбонизации известковых вяжущих и получения в результате искусственного карбонатного камня возник в начале ХХ века и активно прорабатывался в середине прошлого столетия [1 – 7], однако, научные проработки не имели дальнейшего практического использования, так как совпали с бурным развитием цементных вяжущих и повсеместным использованием бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Не так остро на то время стояли экологические проблемы. В большинстве случаев научный интерес к процессу карбонизации сводился к проблеме, как предотвратить активную карбонизацию свободного гидроксида кальция в бетоне, вызывающую карбонизационную усадку, и повысить долговечность строительных конструкций [8 – 11].

На сегодняшний день, экологические проблемы, связанные с глобальным потеплением на планете Земля, которое носит по мнению большинства ученых [12] антропогенный характер, вынуждает ученых искать различные эффективные методы снижения концентрации диоксида углерода в атмосфере – одного из самых сильных по воздействию на климат фактора. Одним из перспективных направлений в этой области являются разработки строительных материалов, способных накапливать диоксид углерода в течение жизненного цикла [13 – 15], и технологий их производства, в которых гидратационное твердение вяжущих заменяется карбонизацией [16, 17], за счет утилизации СО₂ из дымовых газов. В этой связи, в последние десятилетия значительно возрос интерес к материалам на основе извести с точки зрения организации их производства за счет искусственной карбонизации. Ряд исследований в этом направлении ведутся в мире [18 – 21].

Исследования, проведенные авторами настоящей статьи [22, 23], позволили установить химические, физико-химические особенности карбонизации известковых вяжущих веществ, оптимизировать технологические параметры искусственной карбонизации извести. Исходя из физико-химической природы карбонатного твердения извести, в процессе образования нерастворимого карбоната кальция непременно будет образовываться гидрокарбонат кальция (Са(НСО₃)₂), оказывающий определенное влияние на структурообразование материала.

Таким образом, вопрос перехода гидрокарбоната кальция в карбонат кальция является одним из определяющих при изучении процесса образования вторичного карбоната кальция и получения на его основе прочного искусственного карбонатного камня.

Целью настоящей работы является с помощью теоретических и экспериментальных исследований установить особенности влияния гидрокарбоната кальция в процессах структурообразования и формирования физико-механических свойств искусственного карбонатного камня, получаемого на основе извести, твердеющего в среде повышенных концентраций углекислого газа.

Методология

Для решения поставленной цели, прежде всего, теоретически был детально рассмотрен механизм карбонизации известкового теста с выделением этапа образования в системе гидрокарбоната кальция. Для исследования и графического представления механизма карбонизации известкового теста была использована известная форма представления гетерофазного химического процесса [24].

Установление участия гидрокарбоната кальция в процессах структурообразования и формировании прочности материала проводили экспериментально на примере карбонаткальциевых образцов, сформованных способом прессования. Опытные образцы представляли собой образцы-цилиндры Ø 0,030 м. Для изготовления опытных образцов использовали молотый мраморовидный известняк ОАО карьер «Мраморный» с. Мраморное (Симферопольский район, РК). Мраморовидный известняк является продуктом метаморфизации и химической дифференциации известняков. Химический состав мраморовидного известняка представлен в табл. 1.

Таблица 1 — Химический состав мраморовидного известняка, % мас.

Удельная поверхность известняка для изготовления опытных образцов составляла около 300 м 2 /кг. Усилие давления прессования и водосодержание смеси подбирали таким образом, чтобы получить образцы, обладающие достаточной прочностью для работы с ними (чтобы не крошились при переноске). Удельное давление прессования составляло 30 МПа, водосодержание сырьевой смеси варьировали в пределах 5 – 15 % мас. После формования образцы устанавливались в карбонизационную камеру [25], в которую подавали 100 % углекислый газ. После обработки углекислым газом (карбонизации) образцы подсушивались и испытывались на гидравлическом прессе для определения прочности на сжатие.

Микроструктуру опытных образцов исследовали с помощью электронной сканирующей микроскопии на сканирующем электронном микроскопе Philips XL 30S FEG.

Результаты и их обсуждение

Представим процесс искусственной карбонизации графически. На рис. 1 показан структурный элемент известкового теста до введения в систему углекислого газа и начала взаимодействия с ним. Известковое тесто представлено в виде двухфазной среды, каждая из фаз, как принято в механике насыщенных пористых сред, считается равномерно распределенной по объему. С момента подачи углекислого газа начинается процесс карбонизации. Процесс образования вторичного СаСО₃ в результате искусственной карбонизации известкового теста условно можно разделить на три стадии (рис. 2).

Рис. 1 – Структурный элемент известкового теста до взаимодействия с СО₂

Рис. 2 – Стадии образования вторичного карбоната кальция в системе «Са(ОН)₂ – Н₂О – СО₂»: а) образование СаСО₃; б) растворение СаСО₃ и образование в системе Са(НСО₃)₂; в) превращение Са(НСО₃)₂ в СаСО₃

На первой стадии (см. рис. 2 а) в результате диссоциации Са(ОН)₂ и углекислой кислоты образуется карбонат кальция, который образуется на поверхности контакта жидкой и твердой фаз, и осаждается в виде карбонатного слоя на поверхности зерен извести. При наличии в системе СО₂ новообразованный СаСО₃ растворяется и переходит в гидрокарбонат кальция (см. рис. 2 б). В присутствии в растворе жидкой фазы ионов СаОН + и гидрокарбоната кальция, который диссоциирует на СаНСО₃ + и НСО₃ – ; известь переходит в карбонат кальция по уравнению (1), который, в свою очередь, уплотняет карбонизированный слой на поверхности зерен Са(ОН)₂. Из-за блокирования зерен извести слоем карбоната кальция эта реакция протекает в малых количествах и, как было сказано, с увеличением содержания Са(НСО₃)₂ практически прекращается.

Дальнейшее образование СаСО₃ происходит в жидкой фазе из гидрокарбоната кальция при взаимодействии Са(НСО₃)₂ и Н₂СО₃. Превращение гидрокарбоната кальция в карбонат является типичным представителем гомогенного гетерофазного процесса [26]. Механизм превращения гидрокарбоната в карбонат из водного раствора представлен следующим образом (см. рис. 2 в). Зоной нарушения состояния динамического равновесия системы обратимых химических реакций в растворе за счет необратимой массопередачи СО₂ из жидкой фазы в газовую является зона вблизи от поверхности контакта жидкой и все время обновляемой газовой фазы. Это и есть зона протекания рассматриваемого химического превращения, лимитирующей стадией которого является массопередача реакционного СО₂ из жидкой фазы в газовую.

Стадия образования карбоната кальция, обусловленная массопередачей СаСО₃ из жидкой фазы в твердую фазу, оказывает определенное воздействие на скорость процесса в целом, но лимитирующей стадией превращения гидрокарбоната кальция в карбонат она не является [24]. Таким образом, образование карбоната кальция в системе является не причиной превращения гидрокарбоната кальция в карбонат, а его следствием.

Для установления влияния Са(НСО₃)₂ на прочностные свойства изделий на основе извести карбонизационного твердения была проведена серия опытов на спрессованных образцах из мраморовидного известняка. Мраморовидный известняк почти на 92 % мас. состоит из СаСО₃ (см. табл. 1). Согласно вышеизложенным теоретическим выкладкам, при обработке углекислым газом в жидкой фазе опытных образцов будет образовываться углекислая соль – гидрокарбонат кальция. Са(НСО₃)₂ может существовать только в растворенном состоянии, а при удалении (испарении) жидкости откладывается на поверхности в виде СаСО₃ [23, 24]. Таким образом, кристаллы СаСО₃, новообразованные из Са(НСО₃)₂, должны откладываться на поверхности зерен мраморовидного известняка, увеличивая площадь контакта между зернами, и повышать, тем самым, прочность образцов.

В табл. 2 и 3 приведены результаты лабораторных испытаний на прочность на сжатие опытных образцов из мраморовидного известняка, полученных прессованием при 30 МПа, в зависимости от формовочной влажности сырьевой смеси (водосодержания) и времени карбонизации. Графическое представление результатов табл. 3 представлено на рис. 3.

С увеличением водосодержания формовочной смеси с 5 до 15 % мас. прочность на сжатие образцов-цилиндров снижается. Так при 5 % мас. содержании воды прочность на сжатие составляет 5,38 МПа, что на 56,4 % выше прочности образцов-сырцов, а при водосодержании 15 % мас. предел прочности при сжатии составляет 2,93 МПа и превышает начальную прочность образцов всего на 1,6 %. Очевидно, что с увеличением количества воды в системе поры между зернами известняка заполнены водой, что затрудняет диффузию углекислого газа внутри образца.

Таблица 2 — Прочность на сжатие опытных образцов в зависимости от начального водосодержания формовочной смеси (время карбонизации 10800 с)

Таблица 3 — Прочность на сжатие опытных образцов в зависимости от времени карбонизации (начальное водосодержание сырьевой смеси 10 % мас.)

Интересными являются данные изменения прочности на сжатие опытных образцов во времени (см. табл. 3 и рис. 3). Изменение прочности на сжатие с течением времени носит скачкообразный характер и снижается с увеличением продолжительности обработки образцов углекислым газом: после карбонизации образцов в течение 900 с прочность повышается на 84,6 %, а после 10800 с выдерживания в среде углекислого газа превышение прочности в сравнении с прочностью образцов-сырцов составляет 53,6 %.

Рис. 3 – Зависимость изменения прочности на сжатие опытных известняковых образцов от времени обработки их углекислым газом

Спад прочности может быть объяснен следующим образом. В начальный период обработки известняка углекислым газом в системе «известняк – вода – углекислый газ» на поверхности частичек известняка образуется гидрокарбонат кальция, который адсорбируется на частичках известняка и при переходе в карбонат кальция при нагревании склеивает зерна известняка карбонатным гелем. При более длительном воздействии углекислого газа гидрокарбонат кальция реагирует с углекислотой с образованием карбоната кальция и воды, которая оказывается в избытке. Часть гидрокарбоната кальция растворяется в воде и вместе с ней по капилярным порам удаляется из системы.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют, что гидрокарбонат кальция, возникающий на начальном этапе искусственного карбонизационного твердения известково-известняковых систем в значительном количестве, является одним из веществ, наиболее активно участвующим в структурообразовании и формировании свойств материалов на основе этих систем. Известняковый наполнитель и заполнитель, кроме того, что формирует пространственный каркас композита на основе извести, реализуя таким образом «физическую» часть своей структурообразующей роли [27], является активным участником физико-химических процессов формирования структуры и свойств материалов карбонизационного типа твердения. Активная роль известнякового наполнителя выражается в возникновении на его поверхности гидрокарбоната кальция и активизации поверхностного слоя его частиц за счет образования дополнительных поверхностей, возникающих в результате химического взаимодействия карбоната кальция известняка с углекислотой.

Для подтверждения последнего утверждения и установления влияния действия углекислого газа на изменения в структуре частиц известняка были проведены электронно-микроскопические исследования опытных образцов из мраморовидного известняка в зависимости от времени обработки их в среде 100 % концентрации углекислого газа (рис. 4).

Как видно из рис. 4, а, начальная (до обработки углекислым газом) структура мраморовидного известняка составлена крупными частицами в виде ромбоэдров, пространство между которыми заполнено известковым цементом. В результате выдерживание опытных образцов в среде СО₂ в течение 900 с на поверхности частиц появляются следы растворения в виде шелушения и появления гроздей шестиугольных и ромбоэдрических новообразованных кристалликов кальцита (см. рис. 4, б). Толщина лепестков шелушения составляет около 100 нм (см. рис. 4, в).

Рис. 4. Микрофотографии мраморовидного известняка в зависимости от времени выдерживания их в среде 100 % СО₂, с: а – 0, (увеличение ×2000); б и в – 900, (увеличение ×10000 и ×40000)

Заключение

В результате проведенных исследований установлено, что гидрокарбонат кальция, возникающий в системе «известь и/или известняк – вода – углекислый газ», способствует повышению прочностных характеристик получаемого материала. Поэтому важным технологическим фактором получения карбонизированных материалов должна быть сушка изделий после извлечения их из карбонизационной камеры для быстрого перевода Са(НСО₃)₂ в СаСО₃.

Установлено, что известняковые наполнители являются компонентом, активно участвующими в процессах структурообразования и формирования физико-механических свойств материалов, твердеющих в условиях повышенных концентраций СО₂ в результате реакции карбонизации. Показано, что под агрессивным действием углекислоты происходит растворение поверхности частиц известняка, сопровождающееся образованием насыщенного раствора Са(НСО₃)₂ в межзерновом пространстве, а также изменяется поверхность частиц с образованием новых поверхностей в виде лепестков. Более шероховатая поверхность частиц известняка способствует лучшему сцеплению их с вяжущим и между собой, а образующийся в результате термического разложения раствора гидрокарбоната кальция в твердый нерастворимый карбонат кальция карбонатный цемент склеивает частицы известняка в прочный конгломерат.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения базовой части государственного задания по теме: «Строительные биопозитивные композиты карбонизационного типа твердения на основе извести с повышенными деформативными и механическими характеристиками».

Список литературы / References

Список литературы на английском языке / References in English

Источник