Фізичні властивості
Карбонат кальцію — це дрібний білий кристалічний порошок без смаку та запаху. Він існує як в аморфній, так і в кристалічній формах. Кристалічні форми включають ромбічні та гексагональні системи (безводний карбонат кальцію виглядає як безбарвні ромбічні кристали, тоді як гексагідрат кальцію карбонат виглядає як безбарвні моноклінні кристали [3]); кристали стовпчасті або ромбоедричні, щільність 2,93 г/см³. Його температура плавлення становить 1339 градусів (розкладання відбувається від 825 градусів до 896,6 градусів), а температура плавлення становить 1289 градусів при тиску 10,7 МПа. Він практично нерозчинний у воді-, хоча він розчиняється у воді, що містить солі амонію або оксид заліза-і нерозчинний у спирті.
Молекулярна структура
Його кристалічна структура належить до ромбічної системи. Кожна одиниця карбонату кальцію складається з одного атома вуглецю та трьох атомів кисню, причому кожен атом кисню зв’язаний з іоном кальцію.
Карбонат кальцію складається з іонів кальцію та іонів карбонату, які утримуються разом іонними зв’язками, тоді як внутрішня структура іонів карбонату містить ковалентні зв’язки вуглецю-кисню. Карбонатний іон включає гібридизацію sp²; центральний атом вуглецю використовує три гібридні орбіталі та одну p-орбіталь. Згідно з моделлю VSEPR, він класифікується як молекула типу AY3-з ідеальною тригональною планарною геометрією, що містить три C-O зв’язки, розташовані в тригональній планарній конфігурації. Крім того, він має делокалізовану систему зв’язків p-p pi-, що включає чотири орбіталі та шість електронів [5]. Усередині кристала одиниці карбонату кальцію розташовані в шаруватій структурі, паралельній осі a-і c-. Ці шари з’єднані між собою копланарними атомами кисню, утворюючи тривимірну мережеву структуру. Таке структурне розташування надає карбонату кальцію високу стабільність і твердість.
Хімічні властивості
1. Карбонат кальцію розкладається на оксид кальцію та вуглекислий газ при 825-896,6 градусах. (Промислове виробництво CO₂):
2. Карбонат кальцію реагує з розбавленими кислотами (такими як розведена оцтова кислота, розбавлена соляна кислота, розбавлена азотна кислота тощо), утворюючи шипіння та розчиняючись. Реакція виділяє вуглекислий газ, що робить її екзотермічною. Наприклад, він реагує з розведеною соляною кислотою з утворенням хлориду кальцію, води та вуглекислого газу (лабораторне виробництво CO₂):
3. Передача надлишку вуглекислого газу у воду, змішану з CaCO₃, призведе до утворення розчину бікарбонату кальцію. Карбонат кальцію реагує з розчином вугільної кислоти (дощовою водою), утворюючи бікарбонат кальцію. Перехід CO₂ у каламутну вапняну воду призведе до зникнення осаду. Принцип, що лежить в основі цих явищ:
4. Безводний карбонат кальцію (біла, без запаху, не-порошкоподібна речовина, легкий карбонат кальцію) при нагріванні до 1000 К перетворюється на кальцит (тригональна кристалічна система, важкий карбонат кальцію).