یون های کلسیم در آب (شیر آب) به شکل کربنات هیدروژن کلسیم حل می شوند (همچنین: بی کربنات کلسیم، فرمول مولکولی: Ca(HCO 3 ) 2 ، جرم مولی نظری : 162.11 g· mol -1 ). خود ماده را نمی توان در شرایط عادی به عنوان یک ماده خالص نشان داد. بنابراین نمی توان خواص مواد مانند نقطه ذوب و غیره را تعیین کرد. برای مشخص کردن حلالیت آن در 20 درجه سانتی گراد و 1 اتمسفر 16.6 گرم در 100 گرم H 2 O است که به طور قابل توجهی بیشتر از کربنات کلسیم است (1.4 میلی گرم در 100 گرم H 2 O در 20 درجه سانتی گراد).
تعادل با دی اکسید کربن
بی کربنات کلسیم زمانی تشکیل می شود که سنگ آهک ، که اساساً از کربنات کلسیم تشکیل شده است ، از طریق اثر آب و دی اکسید کربن هوا می گیرد . [2] دی اکسید کربن تا حدی در آب به عنوان اسید کربنیک حل می شود ، که بیشتر تجزیه می شود و کربنات هیدروژن تشکیل می دهد و در نتیجه پروتون تولید می کند . در همان زمان، کربنات کلسیم به مقدار کم در آب حل می شود و یون های کربنات آزاد می کند. اینها یونهای هیدروژن ارائه شده توسط اسید کربنیک را می گیرند و همچنین به یونهای کربنات هیدروژن تبدیل می شوند. [3] هنگامی که سنگ آهک با اسید کربنیک حل می شود، یک نسبت معادل یون کربنات هیدروژن از اسید کربنیک و دیگری از سنگ می آید.
- سیالفسیO3+سیO2+اچ2O ⇌ سیالف2+(الفq)+2 اچسیO3–(الفq)
به منظور حفظ کربنات هیدروژن کلسیم در محلول ، غلظت خاصی از به اصطلاح “اسید کربنیک مرتبط” مورد نیاز است. از نظر شیمیایی، این هیچ تفاوتی با سایر اسیدهای کربنیک ندارد. این فقط یک موضوع نسبت است. این اسید کربنیک مرتبط، در تعادل تفکیک با یونهای کربنات هیدروژن موجود، مقدار pH آب را چنان پایین میآورد که نسبت یونهای کربنات، که به نوبه خود به این مقدار pH، همراه با غلظت کلسیم موجود بستگی دارد، فقط کافی است. محصول حلالیت کربنات کلسیم هنوز تجاوز نکرده است.
اگر بیش از مقدار متناظر اسید کربنیک آزاد در محلول وجود داشته باشد، به این مقدار اسید کربنیک «اضافی» می گویند. می تواند با سنگ آهک اضافی واکنش داده و آن را حل کند. نسبتی از این که آهک بیشتری را حل می کند و وارد کربنات هیدروژن کلسیم اضافی می شود «اسید کربنیک مهاجم آهک» نامیده می شود. بقیه دی اکسید کربن اضافی، دی اکسید کربن مرتبط را به سطح جدید و بالاتر افزایش می دهد.
بنابراین بی کربنات کلسیم فقط در محلول های آبی در همزیستی مقادیر معادل یون های کلسیم و بی کربنات وجود دارد .
هنگامی که آب تبخیر می شود یا گرم می شود، دی اکسید کربن از محلول خارج می شود. همچنین می توان آن را با فتوسنتز کاهش داد. این تعادل تفکیک اسید کربنیک را به سمت یونهای کربنات، یعنی به سمت چپ معادله واکنش بالا تغییر میدهد. این بدان معنی است که محصول حلالیت کربنات کلسیم دوباره بیش از حد می شود و دوباره سنگ آهک نامحلول تشکیل می شود. این فرآیند زمینه ساز تشکیل سنگ آهک ، تراورتن یا توف سنگ آهک و همچنین تشکیل رسوبات سنگ آهک ( گچ دریا ) در فیلتر ممبران BW30 PRO-400 فیلمتک دریاچه ها و اقیانوس ها است. کنگلومرا معروف به Nagelfluh ( رسوبهای ملاس یا قلوه سنگهای عصر یخبندان) که در دامنههای شمالی کوههای آلپ رخ میدهد، همچنین میتواند با پختن شن یا شن در بتن طبیعی با استفاده از عامل اتصال آهک ایجاد شود.
آبرسانی مقدار دی اکسید کربن را با مقدار آهک آب آشامیدنی تنظیم می کند تا لایه نازکی از آهک در لوله های آهنی تشکیل شود که از زنگ زدگی جلوگیری می کند. برای کاهش بیش از حد سطح مقطع لوله، مقدار دی اکسید کربن باید دائماً تنظیم شود. سرعتی که در آن تعادل فوق به دست می آید نیز در این تنظیم ثابت نقش دارد: با کربنات کلسیم خالص، زمان فوق العاده ای طول می کشد. با این حال ، در حضور یون های خارجی (به عنوان مثال Mg 2 + یا SO 4 2- )، تعادل بسیار سریع برقرار می شود. به همین دلیل است که از دولومیت برای اتصال دی اکسید کربن اضافی استفاده می شود .
محتوای کربنات هیدروژن کلسیم آب لوله کشی سهم اصلی را در سختی آب در آنچه به عنوان سختی کربنات شناخته می شود، تشکیل می دهد.
