炭酸カルシウムは化学式 CaCO₃ の無機化合物で、石灰石、大理石などの主成分です。炭酸カルシウムは通常白色の結晶で無臭で、本質的に水に不溶で、酸と容易に反応して二酸化炭素を放出します。これは、アラゴナイト、方解石、チョーク、石灰岩、大理石、トラバーチンなどの岩石内で地球上でよく見られる物質の 1 つです。また、一部の動物の骨や貝殻の主成分でもあります。炭酸カルシウムは、さまざまな産業用途に使用される重要な建築材料でもあります。
炭酸カルシウムの物性
炭酸カルシウムは白色の超微細結晶性粉末で、無味無臭です。非晶質と結晶質の 2 つの形態があります。結晶は菱面体晶系と六方晶系に分けられます（無水炭酸カルシウムは無色の菱面体晶、六水和炭酸カルシウムは無色の単斜晶系）、柱状または斜方晶系、密度は2.93g/cm3です。融点1339℃（825～896.6℃は分解済み）、10.7MPa下での融点は1289℃。水にほとんど溶けず、アンモニウム塩や三酸化鉄を含む水には溶けるが、アルコールには溶けない。
炭酸カルシウムの構造
結晶構造は斜方晶系です。各炭酸カルシウム分子は 1 つの炭素原子と 3 つの酸素原子で構成され、各酸素原子はカルシウム イオンに結合しています。炭酸カルシウムは、炭酸イオンとイオン結合を形成するカルシウムイオンから構成されており、炭酸塩の内部は炭素-酸素の共有結合から構成されています。その中で、炭酸塩はsp2混成に属し、VSEPRモデルによれば、中心炭素原子は3つの軌道と1つのp軌道を持ち、AY3型分子に属し、そのVSEPR理想モデルは平面三角形であり、3つの軌道があります。 CO は分子内で平面三角形の形で結合します。さらに、4 軌道、6 電子 pp の大きな結合も持っています。結晶中では、炭酸カルシウム分子が a 軸と c 軸に平行に層状に配置されています。同一平面上の酸素原子がこれらの層を相互接続し、三次元メッシュを形成します。この構造により、炭酸カルシウムは高い安定性と硬度を備えています。
炭酸カルシウムの化学的性質
- 炭酸カルシウムは、825 ～ 896.6 °C で酸化カルシウムと二酸化炭素に分解します。 (CO₂の工業生産):
- 炭酸カルシウムは、希酸（酢酸、塩酸、希硝酸など）とともに泡状に沸騰して溶解します。この反応では、発熱反応として二酸化炭素も放出されます。たとえば、希塩酸反応により塩化カルシウム、水、二酸化炭素が生成されます (CO₂ の実験室生成):
- CaCO3 と混合された水は、過剰な二酸化炭素を通過して重炭酸カルシウム溶液を形成します。炭酸カルシウムは炭酸（雨水）と反応して重炭酸カルシウムを生成します。 CO2を濁った石灰水に入れると、残留物は消えます。これらの現象の原理は次のとおりです。
- 無水炭酸カルシウム（白色、無臭、無毒の粉末状物質、軽質炭酸カルシウム）を1000Kに加熱すると方解石（三成分結晶系、重質炭酸カルシウム）に変化します。
炭酸カルシウムの製造方法の違いにより、炭酸カルシウムは重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、コロイド状炭酸カルシウム、結晶性炭酸カルシウムに分類されます。炭酸カルシウム粉末の平均粒径（d）の大きさに応じて、炭酸カルシウムは粒子状炭酸カルシウム（d>5μm）、微粒子炭酸カルシウム（1-5μm）、微粒子炭酸カルシウム（0.1-1μm）、超微粒子炭酸カルシウム (0.02-0.1μm) 超微粒子炭酸カルシウム (d ≤ 0.02μm)。炭酸カルシウムは、構成する原子やイオンの配列が規則正しいかどうかにより、結晶性炭酸カルシウムと非晶質炭酸カルシウムに分けられます。その他、ナノ炭酸カルシウムなどもあります。
炭酸カルシウムの分類
重炭酸カルシウム
重炭酸カルシウム（重炭酸塩）は、天然方解石、石灰石、チョーク、貝殻などを機械的方法（レーモンドミルまたはその他の高圧ミル）を使用して直接粉砕することによって製造されます。
軽質炭酸カルシウム
軽質炭酸カルシウム（通称：軽質カルシウム）は、軽質炭酸カルシウムとも呼ばれ、石灰石などの原料を焼成して石灰（酸化カルシウムの主成分）と二酸化炭素を生成し、水で石灰を消化して乳を生成します。石灰（水酸化カルシウムの主成分）を原料とし、石灰乳を二酸化炭素炭酸化して炭酸カルシウム沈殿を生成し、脱水、乾燥、粉砕することにより製造されます。まず炭酸ナトリウムと塩化カルシウムの複合分解反応により炭酸カルシウムの沈殿物を生成し、その後脱水、乾燥、粉砕することにより製造されます。
コロイド状炭酸カルシウム
コロイド状炭酸カルシウムは、活性炭酸カルシウム、変性炭酸カルシウム、炭酸カルシウムの表面処理、ゼラチン状炭酸カルシウム、または生カルシウムとも呼ばれる白曼花とも呼ばれ、軽い炭酸カルシウムまたは重い炭酸カルシウムの表面に表面改質剤を使用します。改造して製作しました。表面改質剤により、改質炭酸カルシウムは一般に強化効果、いわゆる「活性」を有するため、炭酸カルシウムを改質するのが通例であり、これを活性炭酸カルシウムと呼ぶ。
プロパティ： コロイド状炭酸カルシウムは非常に細かい白色の粉末で、無臭、無味で、粒子の表面に脂肪石鹸の層が吸着しているため、粒子は粒径0.1μm以下の球に似ています。コロイド活性性能に優れた白色の強化フィラーです。水に溶解し、酸により分解し、黒焦げると二酸化炭素を放出し、酸化カルシウムを生成します。比重1.99～2.01。
結晶性炭酸カルシウム
水酸化カルシウムと塩酸を反応させて塩化カルシウムを生成し、活性炭で脱色し、不純物を除去し、アンモニアの存在下で塩化カルシウムを二酸化炭素で炭酸化して炭酸カルシウムとし、結晶化、分離、洗浄、脱水した後、乾燥、ふるい分けシステム。
プロパティ：純白の六角形の結晶性パウダー。比容積1.2~1.4ml/g。酸に溶けるが、水にはほとんど溶けない。
用途：歯磨き粉、医薬品などに使用されます。また、断熱材などの化学原料としても使用できます。
ナノ炭酸カルシウム
粒子径1～100nmのナノ炭酸カルシウム（超微粒子炭酸カルシウム）は、1980年代に新しく開発された粉末材料です。優れた無機フィラーです。プラスチックと樹脂の親和性を高めるために使用すると、材料の剛性、靱性、曲げ強度を効果的に増加または調整でき、プラスチック加工システムのレオロジー特性を改善し、可塑化温度を下げ、製品サイズの安定性、耐熱性を向上させることができます。および表面仕上げ。 NR、BR、SBR、その他のゴムシステムでは、混合が容易で均一に分散し、ゴムを柔らかくすることができますが、押出プロセスのパフォーマンスや流動性モデルも向上します。ゴム製品は、表面が滑らかで、伸びが大きく、引張強度が高く、永久変形が小さく、耐屈曲性、引裂強度などに優れています。ナノ炭酸カルシウムは、通常の炭酸カルシウムと比較して特殊な結晶および表面電子構造を持っています。化学産業、触媒、光学、磁気、電気、その他の応用分野において、優れた量子サイズ効果と表面効果を発揮します。しかし、炭酸カルシウムナノ粒子は凝集しやすく、表面が親水性かつ疎油性であるため、生物への応用が制限されます。
炭酸カルシウム工業用
炭酸カルシウムは、鉱物原料として極めて汎用性が高く、貴重な資源である石灰石の商品名です。石灰岩は、自然界に広く分布し、入手しやすいため、人類の文明の歴史の中で広く使用されてきました。石灰石は鉱山の長い歴史を持つ重要な建築材料であり、現代産業ではセメント、石灰、炭化カルシウムの製造の主原料となっています。冶金産業に不可欠なフリットであり、超微粉砕による高品質の石灰石は、紙、ゴム、塗料、コーティング、医薬品、化粧品、飼料、シーリング、接着、研磨、その他の製造製品に広く使用されています。 。不完全な統計によると、石灰石と建築石のセメント生産、石灰生産、冶金フラックス、および石灰石の超微粒子炭酸カルシウム消費量の比率は 1:3 です。石灰石は再生不可能な資源であり、科学技術の継続的な進歩とナノテクノロジーの発展により、石灰石の用途はさらに拡大すると考えられます。
プラスチック製造用
炭酸カルシウムは、ポリ塩化ビニル (PVC)、ポリエチレン (PE)、ポリプロピレン (PP)、アクリル ブタジエン - スチレン共重合体 (ABS) などの樹脂の充填に広く使用されています。炭酸カルシウムの添加は、特定のプラスチック製品の特性を改善して用途を拡大する役割を果たします。プラスチック加工では、樹脂の収縮を軽減し、流動パターンを改善し、粘度を制御できます。また、次の役割を果たすこともできます。
(1) プラスチック製品のサイズの安定性を向上させる。
(2) プラスチック製品の硬度と剛性を向上させます。
(3) プラスチック加工性能の向上。
(4) プラスチック製品の耐熱性の向上。
(5) プラスチックの光拡散性を向上させる。
(6) 製品にいくつかの特殊な特性を持たせることができます。
(7) プラスチック製品のコストを削減します。
食品業界で使用される
食品業界で添加物として使用できます。たとえば、カルシウム含有量が 55.6 パーセント以上であり、有害な成分が含まれていないため、さまざまな飼料添加物に使用できます。カルシウムサプリメントとして使用でき、吸収率は39%に達し、胃酸に溶けるフラクテートカルシウムに次いで2番目であり、最も多くの剤形で最も使用されているカルシウムサプリメントとなっています。
建設業界で使用される
プラスチック工場、ゴム工場、ペイント工場、防水材工場、内外壁塗装の原料としてご利用いただけます。高純度、高白色、無毒、無臭、低微油、低硬度という特徴があります。大理石は住宅建設にも重要な建材です。
化学品の製造に使用される
350 メッシュから 400 メッシュまでは、ファスナー、縦樋、化学工業などの製造が可能です。白色度は93度以上です。 400メッシュ〜600メッシュは歯磨き粉や石鹸などに使用できます。白色度は94度以上です。 800 メッシュはゴム、ケーブル、PVC に使用できます。白色度は94度以上です。
光学用ネオジウムガラスなどの原料も製造可能です。
ファインセラミックス材料用
炭酸カルシウムは、高温安定性、誘電性、低熱伝導率、微多孔性、高純度のセラミック材料を生成します。例としては、点火プラグの製造に広く使用されている白色導体や、半導体、アルミナ、エナメル顔料などの重要なファインセラミック材料が挙げられます。
鉱物充填剤と研磨剤を使用
工業用の炭酸カルシウムは、鉱物充填剤や研磨剤としても使用されます。化学材料や建築材料の製造において、炭酸カルシウムは、鉛白鉱石、タルク、タルク粉末などの一部の高価な材料の代わりに使用できます。研磨剤では、炭酸カルシウムの粒子表面が研磨剤マトリックスと相互作用して、研磨剤の耐摩耗性と研削効率を高め、研磨剤の効率と耐久性を向上させることができます。
栄養補助食品として
市販されているほとんどのカルシウム錠剤の主成分は炭酸カルシウムです。炭酸カルシウムは食事とともに摂取する必要があります。炭酸カルシウムは、その炭酸含有量により、酸性環境では二酸化炭素を生成する傾向があります。胃酸の分泌が悪い方や胃酸抑制剤を使用している方には不向きです。
