仪器信息网APP

选仪器、听讲座、看资讯

立即体验

当前位置：仪器社区 >信息公开监督区 > 新手上路 > 帖子详情

【津验之谈】CaCO₃=碳酸钙么？

津验之谈

2020/06/28
HS code战队

CaCO₃=碳酸钙么？

这个问题看起来实在太简单了，所以一定是个坑。

在中学化学阶段，这个说法应该是成立的。

碳酸钙_百度百科

碳酸钙（CaCO₃）是一种无机化合物，俗称灰石、石灰石、石粉、大理石等。碳酸钙呈中性，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见物质之一，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙也是重要的建筑材料，工业上用途甚广。

百度百科的说法似乎给出了答案，但是我想表达的想法是：CaCO₃≠碳酸钙，而且上面百度百科的描述也非常不严谨。

碳酸钙极可能是化学名，也可能是商品名。

众所周知，物质不可能100%纯净，一个商品的名称也不可能100%体现商品的属性，当一种物质的CaCO₃含量达到99% 时，它能不能被称为碳酸钙？95%时呢？……

“碳酸钙（CaCO₃）是一种无机化合物，俗称灰石、石灰石、石粉、大理石等。”这句描述犯了逻辑上的错误，应该说大理石、石灰石等的主要成分是碳酸钙，而不能说碳酸钙的俗称是……。

我换一个例子，水母的95%的组成是水，西瓜97%的成分是水，而你不能说水的俗称是水母、是西瓜。

当说A是B时，A和B的所有特征都一致，而不是部分特征或者主要特征一致，当然，如果主要特征不一致时，可以排除A是B。

好像很拗口吧？

那么我来具体掰扯掰扯碳酸钙这种商品。

首先，碳酸钙（这里是商品名）有天然的，也有人工合成的。

天然来源很广泛，自然界中碳酸钙（此时是化学名，与之前的商品名，此后用CaCO₃代替）为主要成分的有白垩、大理石、石灰石、钙华、汉白玉（阿富汗玉）、冰洲石、方解石……偏生物来源的有蛋壳、珊瑚、珍珠。

其实白垩也是偏生物来源，但是其中有机质含量已经随着岁月消耗殆尽，不像蛋壳、珊瑚、珍珠虽然以碳酸钙为主，却依然保有一定量的有机物质。

白垩、石灰石是沉积而成，大理石、汉白玉等是沉积岩变质而成，单纯算CaCO₃含量，有不少都能达到相当纯度。

人工合成的方式相对简单。

碳酸根离子和钙离子反应生成沉淀，通过控制物料的纯度，也可以获得相当纯度。

天然来源的碳酸钙和人工合成的碳酸钙本来泾渭分明，区别一望而明，哪里还需辨个你共我？

其次，碳酸钙现在最主要的用途是用作填料，谁也不会往塑料、橡胶里填大粒儿的石块，做成填料必须粉碎，粉得非常碎。

而且既然作为填料，多数情况下，并不用考虑碳酸钙中的CaCO₃含量，于是问题来了：

这个碳酸钙粉末究竟是人工破碎含CaCO₃的石料或其他天然原料而得的，还是通过人工合成沉淀而得的？

在粉体业内，这两种来源的碳酸钙被定义为：重质碳酸钙和轻质碳酸钙。

我曾经非常认真地研究过这个问题，在区分两种碳酸钙时用到了一个沉降体积的概念。

“轻质碳酸钙(Light Calcium Carbonate)又称沉淀碳酸钙( Precipitated Calcium Carbonate，简称PCC) 。轻质碳酸钙是用化学加工方法制得的。由于它的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1-1.9mL/g)大，因此被称为轻质碳酸钙。”

我琢磨了很久，终于发现，所谓沉降体积，其实只是跟粒度有关，机械方法通常获得的粉体粒径更大些，但是如果你把重质碳酸钙磨得和轻质碳酸钙一般细，你会获得一致的沉降体积。

都是粉末，主要成分都是CaCO₃，粒度区间可以做的一样。

这让我想起了谢若林那句著名的台词——这有两根金条,你能告诉我哪一根是高尚的,哪一根是龌龊的?

而我之前所做的工作，就是要区分这些有着微妙不同的商品。

怎么办？

检测思路：

1.先证明样品的主要成分是CaCO₃；

表征的方法有很多，比较直观的有两种：XRD和TGA。

XRD会得到碳酸钙的衍射峰（匹配物相通常是方解石）,TGA可以获得比较典型的失重峰，44%左右的失重，56%左右的残余，对应二氧化碳和氧化钙。

2.粒度分布：

绝大多数自然而然发生的反应可以用正态分布表征，所以即便是粒度范围一致（假设1微米~10微米），沉淀形成的碳酸钙会出现标准的正态分布，而破碎而得的碳酸钙会出现连绵起伏的山峦。

我用马尔文的激光粒度仪对两种工艺的碳酸钙粉末进行了粒度分布的检测，检测结果与设想一致，可惜图找不到了。

3.微观形态：

破碎而得的粉体粒度不匀、形态多样、边缘锐利，而沉淀而得的碳酸钙粒度范围较窄、形态一致、多为晶体状态。

上述两图我不细说，大家大概率能对号入座吧？

前段时间我碰到过一个“碳酸钙粉末”的样品，自称是白垩粉末，当时就觉得不太合理。虽然白垩主要成分是CaCO₃，但是白垩的商业用途主要用它的白和软，而不是用于粉。通过检测已经排除是人工合成碳酸钙的来源，但是怎么把排除这个样品来自“白垩”的可能性呢？

很巧，我找到了白垩粉末的电镜图片。

让人看着毛骨悚然的古生物遗骸，这才是真正的白垩，而自称来自“白垩”的碳酸钙样品在电镜视野中没能发现类似组成。

至此，未经有机改性的、主要成分为CaCO₃的商品已经能捋出一个完整的检测思路了。

1.样品为非粉状固体的（块、粒）；

白色松散土状的大概率是白垩，可以显微镜下进一步验证，通常用于书写领域；

白色块状的大概率是石灰石，可以通过密度验证，通常用于冶金领域；

断面闪闪发光致密坚硬的大概率是大理石或者汉白玉，通常用于建材领域；

结晶良好的大概率是方解石、冰洲石，通常用于光学领域和科研领域；

长得像花一样（其实是经年水垢），应该是钙华和钟乳石，常见于地质领域，一般不会用于商业用途。

2.样品为粉末固体的；

按照粒度分布和微观形态区分。

对于经过有机改性的、主要为CaCO₃的商品的检测思路如下：

1.样品为非粉状固体的（块、粒）；

这是不可能的，没有人会拿块粒状的固体进行有机改性。

2.样品为粉末固体的。

有机改性会在红外光谱上留下明显痕迹，并且样品会表现出强烈的疏水性。

有机改性碳酸钙粉末主要用于改善粉体在有机体系中的分散性。

上图是未经改性的碳酸钙粉末，如果样品曾经有机改性，会在2900~3300波数观察到明显的红外吸收峰，或者可以通过有机溶剂提取的方式获得有机改性剂的具体成分信息。

通常情况下，有机改性碳酸钙多数由沉淀碳酸钙改性而得，这个主要是是有机改性（包裹）常在液相状态下完成，正好一气呵成，品控也比纯物理工艺的破碎要好进行。

至此，各中主要成分为CaCO₃的碳酸钙类商品的鉴别方法都已列出，具体实施检测的难度并不大，难的是找到切入点使用合适的检测手段大胆设想、小心取证。

相关话题

委员长

第1楼2020/06/29

应助达人

原来不能被碳酸钙的表象迷惑了。谢谢大作啊！

0

近期热榜

热门活动

猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐

品牌合作伙伴

日立科学仪器

珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer）

珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer）

日本电子株式会社

赛默飞世尔科技

马尔文帕纳科

上海仪电科仪

梅特勒托利多

布鲁克核磁

举报帖子

点赞用户

好友列表

加载中...

正在为您切换请稍后...