تجزیه کربنات کلسیم
روش تجزیه کربنات کلسیم
تجزیه کربنات کلسیم به دلیل اینکه ماده معدنی مهم و پر کاربردی بوده و در آب نامحلول می باشد از اهمیت زیادی در علم شیمی برخوردار است. کربنات کلسیم ماده بسیار سخت و مقاومی است و اکثر حلال های شیمیایی نظیر الکل ها و قلیا ها قادر به انحلال آن نمی باشند. کلسیم کربنات دارای فرمول شیمیایی CaCO3 بوده و از یون های کلسیم و کربنات تشکیل شده است. اتم های کلسیم ، کربن و اکسیژن با ساختاری مثلثی در کنار هم قرار گرفته اند.
دو روش کاربردی برای تجزیه کربنات کلسیم وجود دارد. روش اصلی ، تجزیه حرارتی می باشد که کلسیم کربنات را به آهک تبدیل می نماید. روش دیگر هم استفاده از برخی انواع اسید ها است زیرا کربنات کلسیم ماده ای قلیایی بوده و با اسید ها واکنش می دهد.
واکنش کربنات کلسیم با اسید ها
تجزیه کربنات کلسیم با استفاده از برخی اسید های شناخته شده نظیر اسید سولفوریک ، اسید هیدروکلریک ، اسید استیک و ... انجام می شود. در نتیجه‌ی واکنش کربنات کلسیم با اسید ها ، در تمامی موارد سه محصول اصلی تولید می گردد. این محصولات عبارت از نمک ، آب و کربنات کلسیم هستند. با انجام این واکنش ، کربنات کلسیم به صورت کامل تجزیه شده و ساختار آن به کلی تغییر خواهد نمود. البته این کار در صنعت به صورت موردی استفاده شده و به دلیل پر هزینه و خطرناک بودن و همچنین کاهش چشمگیر مواد تولیدی (بخش زیادی به صورت آب و گاز از دست می رود) تنها در موارد خاصی بکار می رود.
تجزیه کربنات کلسیم با استفاده از حرارت
تجزیه حرارتی کلسیم کربنات یک روش بسیار رایج است و در حجم های بسیار بالا انجام می گیرد. در صورت انجام این فرایند ، کربنات کلسیم به آهک تبدیل می شود. ویژگی این روش تجزیه این است که اولا هزینه بسیار پایین تری نسبت به روش های شیمیایی داشته و خطرناک نیست. دوما محصول آن یعنی آهک ، یک ماده بسیار پر مصرف شیمیایی است که کاربرد های بسیار گسترده ای در مصارف صنعتی ، کشاورزی ، خدماتی و حتی خانگی دارد.
البته سختی زیاد این سنگ سبب شده تا دمایی برابر با 900 تا 1100 درجه سانتی گراد برای تجزیه آن لازم باشد. این دمای بالا را تنها در کوره های خاصی می توان ایجاد نمود که به کوره آهک پزی شهرت دارند. تجزیه کربنات کلسیم به روش حرارتی یک فرایند بسیار رایج و عادی در صنعت است و روزانه صد ها هزار تن از آن به این روش تجزیه شده و به آهک تبدیل می گردد.
واکنش های فرایند تجزیه کربنات کلسیم
تجزیه حرارتی
CaCO3 + heat → CaO + CO2
در این فرایند ، گاز دی اکسید کربن آزاد شده و کربنات کلسیم به اکسید کلسیم که آهک زنده هم نام دارد تبدیل می شود. این ماده بر خلاف کلسیم کربنات که بسیار پایدار بود ، یک ماده ناپایدار و آماده تغییر است.
واکنش کربنات کلسیم با اسید سولفوریک
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 +CO2 + H2O
واکنش کربنات کلسیم با اسید هیدروکلریک
CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
واکنش کربنات کلسیم با اسید استیک
CaCO3 + 2CH3COOH → Ca(CH3COO)2 + CO2 + H2O
تجزیه کربنات کلسیم از دو منظر دارای اهمیت است. اول این که با تجزیه آن ، کاربرد های این ماده به شکل قابل توجهی افزایش می یابد و می توان از آن در بخش های مختلف ساخت و ساز و دیگر مصارف استفاده نمود. اهمیت دیگر آن در رسوب زدایی لوله ها و دستگاه های مختلف حرارتی است که با آب کار می کنند و لایه ای از کربنات کلسیم در داخل آنها رسوب می نماید.