Известняк — распространенный декоративный строительный материал.
Известняк — это осадочная порода, состоящая из минерала кальцита, имеющего химическую формулу CaCO3. Вместе с доломитами, родственным классом осадочных пород, известняк составляет от 10 до 15 процентов всех осадочных пород на нашей планете. Некоторые известняки — это продукт, созданный живыми организмами; другие известняковые образования имеют неорганическое происхождение.
Кальций
Первый элемент, обнаруженный в известняке, — это кальций; символ кальция — Ca. У кальция атомный номер 20, что означает, что в его ядре 20 протонов. В чистом элементе 20 электронов. Как и другие металлы в той же группе, щелочноземельные металлы, кальций легко ионизируется, поэтому в природе он находится в составе других соединений (например, карбоната кальция). Карбонат кальция — это ионное соединение, а это означает, что кальций потерял два электрона, чтобы стать положительно заряженным ионом, а карбонатная группа приобрела два электрона и превратилась в отрицательно заряженный ион. Притяжение между положительными и отрицательными зарядами удерживает два иона вместе, чтобы сформировать кристаллическую структуру.
Карбонат Ион
Карбонат-ион CO3 -2 состоит из центрального атома углерода, окруженного тремя атомами кислорода в форме треугольника. Угол связи между всеми тремя связями углерода и кислорода составляет примерно 120 градусов. Отрицательный заряд распределяется между всеми тремя атомами кислорода, а не на любых двух из них. Следовательно, связи между атомом углерода и каждым из атомов кислорода длиннее, чем обычная двойная связь углерод-кислород, но короче, чем обычная одинарная связь углерод-кислород — они представляют собой гибрид двух.
Химические реакции
Карбонат-ион может принять ион водорода, чтобы стать бикарбонатом HCO3 с зарядом -1. Бикарбонат-ион, в свою очередь, может принять другой ион водорода, чтобы стать угольной кислотой H2CO3. Находясь в воде, углекислота находится в равновесии с углекислым газом в воздухе, поэтому, если присутствует избыток углекислоты, она быстро разлагается до двуокиси углерода — реакция, которая происходит, когда вы открываете бутылку с газировкой. Однако в известняке притяжение между ионами кальция и карбоната достаточно велико, чтобы карбонат кальция не растворялся в нейтральных растворах. Он легко растворяется только в кислых растворах. Например, добавление соляной кислоты к известняку быстро вызовет его шипение.
Происхождение и судьба
Карбонат кальция в известняке часто образуется такими организмами, как кораллы, которые делают себе твердые раковины из этого материала. Мел — это еще одна форма известняка, имеющая аналогичное происхождение. Известняк также может образовываться из-за капающей воды в пещерах; вода несет растворенный карбонат кальция, который выпадает в осадок, образуя своего рода известняк, называемый травертином. Если его закопать глубоко и подвергнуть воздействию высоких температур и давления, известняк может превратиться в метаморфическую породу, называемую мрамором.
