حلال کربنات کلسیم چیست

حلال کربنات کلسیم

حلال کربنات کلسیم

در این مطلب به بررسی حلال کربنات کلسیم می پردازیم. حلالیت یک ماده باید در شرایط گوناگونی نظیر نوع حلال ، دما ، فشار ، پی اچ و … سنجیده شود و نمی توان تنها با چند کلمه نوع حلالیت یک ماده شیمیایی یا ارگانیک را توصیف نمود. یکی از شرایط سنجش حلالیت کربنات کلسیم در شرایط میزان متفاوت گاز کربنیک است. کربنات کلسیم انحلال پذیری اندکی در آب خالص داشته و میزان آن حدود ۴۷ میلی گرم در لیتر می باشد که البته این میزان در فشار نرمال گاز کربنیک اتمسفر است. معادله واکنش حلالیت کربنات کلسیم در این شرایط به شرح زیر است:

CaCO3 ⇌ Ca2+ + CO2−۳

این معادله به دلیل دارای یون های CO2−۳ و Ca2+ نیازمند تشریح است. معادله حلال کربنات کلسیم در این حالت نشان می دهد که غلظت مولی یون های کربنات (مول های حل شده Ca2+ در هر لیتر از محلول) با غلظت یونی محلول CO2−۳ نمی تواند فراتر از Ksp باشد. این معادله به نظر ساده می رسد ولی در صورت افزوده شدن دی اکسید کربن و آب (اسید کربنیک) به عنوان حلال کربنات کلسیم موجب پیچیده تر شده معادله خواهد شد.

در فشارهای مختلف جوی گاز دی اکسید کربن ، میزان قلیاییت بر انحلال کربنات کلسیم ماثر است. به این صورت که هر چه فشار اتمسفر کاهش یابد ، قلیاییت محلول بیشتر و بیشتر می شود و میزان بخار تولید شده در اثر انحلال یون های کربنات و بی کربنات افزایش می یابد. البته میزان انحلال مشتقات کربنات کلسیم نظیر آهک هیدراته بیشتر از خود کربنات کلسیم است.

تاثیر آب به عنوان حلال کربنات کلسیم از اهمیت زیادی برای انسان ها برخوردار است زیرا موجب سختی آب خواهد شد. آب های روان در سفره های زیرزمینی با فشار های مختلف جوی و سطوح متفاوت گاز کربنیک نسبت به آب موجود در سطح زمین مواجه هستند. در نتیجه آب سفره های زیر زمینی که به صخره های کربنات کلسیم رسوب می کنند مقادیری از این ماده را در خود حل می نمایند و پس از خروج از سفره و جاری شدن بر سطح زمین ، گاز دی اکسید کربن آزاد می کنند. در نتیجه آب به عنوان حلال کربنات کلسیم در طبیعت عامل ایجاد استالاگمیت ها و استالاکتیت ها در غارهای آهکی می شود.

تاثیر سطوح مختلف پی اچ ، دما و شوری بر حلال کربنات کلسیم

در استخرهای شنا به منظور جلوگیری از آهکی شدن آب و جلوگیری از انحلال بیش از حد کربنات کلسیم در آب ، از مواد مختلفی نظیر اسید کلریدریک ، سدیم بی سولفات ، کربنات سدیم ، سود مایع و کلر استفاده می شود تا اسیدی یا قلیایی بودن آب تحت کنترل باشد. این کار ، تاثیر فشار گاز کربنیک بر حلالیت کربنات کلسیم در آب کاهش خواهد یافت. معادله چنین واکنشی به شرح زیر است:

واکنش انحلال کم سرعت

H2CO3 ⇌ CO2(aq) + H2O

واکنش انحلال پر سرعت

H2CO3 ⇌ H+ + HCO۳ ⇌ ۲ H+ + CO2

تفاوت اسیدهای قوی و ضعیف بعنوان حلال کربنات کلسیم

اسید های قوی مانند هیدروکلریک اسید ، متوسط مانند سولفامیک اسید و ضعیف نظیر استیک ، سیتریک ، سوربیک ، لاکتیک و فسفریک در بازار به منظور جلوگیری از کپک و همچنین رسوبات آهک در ظروف و لوله ها بفروش می رسد. بیشترین میزان کربنات کلسیم که قابل انحلال در یک لیتر از محلول اسیدی می باشد در جدول زیر آمده است.

[A] (mol/L)۱۱۰−۱۱۰−۲۱۰−۳۱۰−۴۱۰−۵۱۰−۶۱۰−۷۱۰−۱۰
Initial pH۰٫۰۰۱٫۰۰۲٫۰۰۳٫۰۰۴٫۰۰۵٫۰۰۶٫۰۰۶٫۷۹۷٫۰۰
Final pH۶٫۷۵۷٫۲۵۷٫۷۵۸٫۱۴۸٫۲۵۸٫۲۶۸٫۲۶۸٫۲۶۸٫۲۷
Dissolved CaCO3
(g/L of acid)
۵۰٫۰۵٫۰۰۰٫۵۱۴۰٫۰۸۴۹۰٫۰۵۰۴۰٫۰۴۷۴۰٫۰۴۷۱۰٫۰۴۷۰۰٫۰۴۷۰

منبع : سایت ویکی‌پدیا انگلیسی

فهرست