Карбонат кальция (углекислый кальций) —неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — CaCO3.
Карбонат кальция является распространенным минералом. В природе встречаются три полиморфные модификации (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит).
Некоторые горные породы (известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы) практически полностью состоят из карбоната кальция с некоторыми примесями. Кальцит является стабильным полиморфом карбоната кальция и встречается в самом разнообразном геологическом окружении: в осадочных, метаморфических и магматических горных породах. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные преимущественно кальцитовыми остатками раковин морских организмов. Арагонит является вторым по устойчивости полиморфом CaCO3 и в основном образуется в раковинах моллюсков и скелетах некоторых других организмов. Также арагонит может образовываться и в неорганических процессах, например в карстовых пещерах или гидротермальных источниках. Фатерит является наименее стабильной разновидностью этого карбоната, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями
|
|
Известняки широко распространены в природе. Их огромные залежи, образовавшиеся миллионы лет назад из скелетов морских животных, составляют примерно 20% от общего количества осадочных пород. О месте и роли известняков в истории Земли говорит уже тот факт, что в геологии целая эпоха развития планеты называется меловым периодом.
Образовались известняки в результате не очень сложных, но длительных геохимических процессов. Реки ежегодно выносят в моря многие миллионы тонн извести в виде взвеси и в растворенном виде. При встрече речной воды с соленой морской образуется своеобразный "геохимический барьер", на котором растворимые соединения, в том числе и известь, выпадают в осадок, смешиваясь с илом. Часть бикарбоната кальция остается в растворенном состоянии и постепенно поглощается морскими растениями и животными.
В результате в течение миллионов лет огромное множество раковин погибших моллюсков и кораллов образовало колоссальные скопления углекислого кальция. Так возникли различные известняки, среди которых по породообразующим организмам различают коралловые, ракушечные, нуммулитовые, мшанковые, водорослевые и др.
Ракушечный карбонат кальция (или ракушечник) представляет собой довольно пористую породу, состоящую почти полностью из целых или раздробленных раковин морских организмов. Здесь встречаются раковины моллюсков разных видов, размеров.
|
|
Иногда внутренняя поверхность раковин покрыта щетками мелких прозрачных кристалликов кальцита. Если такой образец рассматривать при солнечном свете, то создается впечатление, что в камень вкраплены изысканные драгоценности.
В отличие от ракушечника нуммулитовые известняки состоят в основном из раковин одного вида - вымерших одноклеточных организмов рода нуммулитов, которые жили в позднем мелу в морях Евразии, Африки и Америки. Размеры их раковин колеблются от 1 до 10 см (а иногда и до 16).
Животные же класса мшанковых, напротив, характеризуются микроскопическими размерами: их длина доходит до 1 мм. Наибольшего разнообразия эти щупальцевые организмы достигали в палеозое, о чем свидетельствуют известняки с их окаменелостями.
Эти и другие разновидности известняков дают богатейший материал не только для геологии, но и для других наук, изучающих историю Земли: палеонтологии, палеоботаники и пр.
По форме слагающих компонентов выделяют также известняки оолитовые (гранулы 0,2-2 мм) и пизолитовые (гранулы и конкреции более 2 мм).
Интереснейшими проявлениями карбоната кальция являются сталактиты и сталагмиты. Эти пещерные образования, которые терпеливо создает природа, не только потрясают воображение, но и способны навевать поэтические настроения, как, например, у Сюлли-Прюдома:
Если присмотреться, то можно увидеть, что поверхность сталактитов из-за проступающих в некоторых местах мелких кристалликов кальцита кажется сахаристой, а под бугристо-сахаристой корочкой карбонатной породы обнаруживаются прозрачные, солнечно-желтоватые, иногда с радужной поверхностью кристаллы кальцита.
Иногда из этой грубой, "невзрачной" известняковой породы выкристаллизовываются роскошные каменные цветы. В трещинах, прожилках, жеодах можно обнаружить кристаллы кальцита, сросшиеся в пучки, напоминающие хризантемы, георгины, гвоздики. А на изломе внешне ничем не примечательного известнякового камня вдруг "расцветает" изысканная кальцитовая "ромашка". Схожесть с цветами усиливается окраской кальцитовых кристаллов, которые в зависимости от примесей могут быть коричневыми, желтыми, бежевыми, красными, розовыми, белыми или бесцветными.
Карбонат кальция многолик. Карбонат кальция вездесущ. А потому говорить о нем можно бесконечно. Каждый его образец, любой обломок при внимательном рассмотрении может стать объектом не только серьезного научного исследования, но и поэтического, художественного творчества. И в любом случае - лишний раз продемонстрировать бесконечное разнообразие природы...
Природный карбонат кальция - древнейший строительный отделочный камень, который отличают высокая прочность, долговечность, исключительные декоративные и экологические качества, чистота цвета, однородность структуры, простота обработки и монтажа, эффективная теплоизоляция, доступная стоимость.
Карбонат кальция - широко распространенная порода, состоящая из минерала кальцита. Она легко определяется по бурно протекающей реакции с HCl. Цвет желтоватый, серый, белый, черный. Известняки бывают органогенного и химического происхождения.
Органогенные известняки состоят из остатков организмов. Последние редко сохраняются полностью, чаще они раздроблены, а также изменены последующими процессами. Степень сохранности их указывает на условия отложения осадка и последующей истории формирования породы. Если возможно, следует определить, остатками каких организмов представлен карбонат кальция, по ним и дается название. Если организмы не определены и карбонат кальция состоит из целых раковин, его называют карбонат кальция-ракушечник, а если из битых - детритусовый карбонат кальция.
|
|
Разновидностью органогенного карбоната кальция является мел, состоящий главным образом из мельчайших раковин и порошкового кальцита. Мел - белая землистая порода, широко используемая в качестве сырья.
Известняки химического происхождения встречаются в виде плотных известняков; оолитовых известняков; известкового туфа.
Известняки применяются в качестве строительного материала в цементной промышленности, в металлургии. В размолотом виде карбонат кальция используется как удобрение.
А в природе известняки залегают мощными пластами - иногда до тысячи метров толщиной. Используют их во многих отраслях народного хозяйства: в качестве флюса в черной металлургии, для изготовления портландцемента, при производстве минеральных удобрений, соды, в стекольной промышленности и в строительстве - для кладки и облицовки стен.
Малахит Cu2[CO3]2(OH)2
Минерал, основный карбонат меди. Образует зелёные массы натёчной формы с радиально-волокнистым строением. Кристаллы мелкие, имеют столбчатый, пластинчатый, игольчатый вид. Красивейший поделочный камень насыщенно зеленого цвета.
КальцитCaCO3
Входит в состав раковин и эндоскелета большинства скелетных беспозвоночных, а также покровных структур некоторых одноклеточных организмов. Широко применяется в строительстве и химических производствах. В чистом виде кальцит белый или бесцветный.
Магнезит MgCO₃
Из примесей наибольшее значение имеет Fe; меньше Mn, Ca. Используют для производства огнеупоров и вяжущих материалов, в химической промышленности. Может быть бесцветный, белый, серо-белый, желтоватый, коричневый, сиреневато-розовый.
Ракушечник CaCO3
Натуральный камень белого, чаще молочного цвета, в основе которого крепкие панцири и раковины морских обитателей. Можно облицовывать марши крылечных лестниц и террасы. Натуральный состав ракушечника «разбавляет» песок — от 5 до 40%.
|
|
Арагонит CaCO3
Образует призматические, столбчатые, таблитчатые, игольчатые и копьевидные кристаллы. Входит в состав перламутрового слоя раковин многих видов моллюсков, в экзоскелет кораллов. Арагонитом сложены тончайшие слои жемчуга. Меняет окраску от бесцветной до черной.
Известняк CaCO3
В ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Обычно светло-серого цвета. Имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве.
Исландский шпат CaCO3
Кристаллы ромбической формы. Строение делает этот камень простым в обработке. Высокое двойное лучепреломление света. Кристаллы имеют различную окраску, преимущественно бледного с примесями. Используется в оптических и оптоэлектронных системах
Доломит CaCO3•MgCO3
Цвет — бесцветный или белый, желтоватый, буроватый (за счёт примеси гидроксидов железа и глинистых частиц). Спайность совершенная. Широко используется в строительстве. Ассоциируется с кальцитом, обладающим сходными диагностическими признаками
Сидерит FeCO3
Цвет желтовато-белый, серый, красновато-коричневый, бледно-зелёный, иногда белый. Важная руда для получения железа. Присутствует практически во всех разновидностях окисленных железистых кварцитов. Используется в горном деле, как утяжелитель буровых растворов, и металлургической промышленности.
Мрамор CaCO3
Метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита с примесями других минералов. Имеет различную окраску в зависимости от примесей. Используется для строительства.
Мраморный оникс CaCO3
Своеобразная разновидность мрамора с полосами. Образовался вследствие слияния и наслаивания расплавившихся горных пород. Полосы в камне бывают разного характера. Очень популярный поделочный камень.
Лазурит на карбонате 2CuCO3-Cu(OH)2
Представляет собой голубой карбонат меди, сопутствует малахиту и имеет сходное с ним происхождение. По химическому составу лазурит представляет собой водный карбонат меди. Минерал синего цвета со стеклянным блеском, хрупкий.