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【背景及概述】[1][2][3]
碳酸鈣化學式CaCO3，白色晶體或粉末，相對密度為2.7～2.93。是自然界中分布甚廣的一種碳酸鹽，天然礦物有方解石、白堊、大理石和石灰石。在101.325kPa壓力下加熱到900℃左右時能分解成二氧化碳和氧化鈣。難溶于水，20℃時100g水僅能溶0.0013g碳酸鈣。溶解于以 二氧化碳飽和的水中，生成碳酸氫鈣，溶于酸 (包括醋酸) 而放出 二氧化碳。可溶性鈣鹽與碳酸鹽作用，或飽和石灰水中通入二氧化碳均可生成碳酸鈣沉淀，所制得的粉狀物稱做沉淀碳酸鈣或輕質碳酸鈣。
碳酸鈣主要用于建筑業，如制水泥、石灰、人造石等； 也用做化工原料，如制二氧化碳、糖漿的澄清劑、填料及牙膏的原料等； 在醫療上用做抗酸藥，能中和胃酸，保護潰瘍面，用于胃酸過多、胃和十二脂腸潰瘍等病癥。碳酸鈣制劑是使用最廣泛、含鈣量最高、效果好、價格低的最佳的鈣補充劑。1989 年美國藥典的藥物情報(USP ID)介紹常用的16 種口服鈣劑中有10 種為碳酸鈣片。碳酸鈣片因其價廉，無副作用，很快就被作為補鈣藥用于臨床。碳酸鈣也有缺點，首先，碳酸鈣為難溶性無機化合物，呈弱堿性，在體內經胃酸發生反應釋放鈣離子而被人體吸收，但是長期服用會消耗大量的胃酸而引起消化不良和腹脹等問題，對于胃酸缺乏者來說鈣的吸收很不理想； 其次，碳酸鈣顆粒較粗，口感較差，有苦澀感，因此對于兒童來說，其接受性差，并且鈣在人體內很難被吸收。為解決上述不足，碳酸鈣泡騰制劑應運而出。
【分類】[4]
按加工方法，碳酸鈣分為重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣和活性碳酸鈣。
1. 重質碳酸鈣：碳酸鈣質量分數一般為0.90～0.97 ，粒子呈片狀或不規則狀，粒徑約為10 μm。國產重質碳酸鈣的相對密度為2.6～2.8 ，白度為74 %～78 %。重質碳酸鈣主要用作橡膠的填充劑，也可用作著色劑、干燥劑、隔離劑和脫模劑。重質碳酸鈣價格低廉，與橡膠的混煉加工性能及膠料的挺性好，多用于鞋跟、鞋底、膠布、地板和膠管等模壓、擠出和發泡橡膠制品，一般用量為50 ～80 份，最高用量可達230 份。
2. 輕質碳酸鈣：也稱沉淀法碳酸鈣，其碳酸鈣質量分數一般為0.97～0.99 ，粒子呈紡錘狀或柱狀，粒徑為0.5～6 μm ，呈性。國產輕質碳酸鈣的相對密度為2.4～2.7 ，白度為80 %～90 %。輕質碳酸鈣主要用作橡膠的白色補強填充劑，在膠料中易分散，具有半補強性，能提高硫化膠的拉伸強度、撕裂強度和耐磨性能，多用于輸送帶、膠管、膠布、膠鞋和醫用橡膠制品等，一般用量為20 ～40 份，最高用量可達140 份。
3. 活性碳酸鈣：主要是指粒徑為1～100 nm 的超細活性碳酸鈣，也稱納米碳酸鈣，相對密度為2.5～2.6 。納米碳酸鈣活性高，補強性能大大優于輕質碳酸鈣，與沉淀法白炭黑相當，但其膠料混煉時生熱大。納米碳酸鈣多用于力車輪胎內胎和外胎、汽車輪胎內胎
【含量測定】[5]
1. 鈣黃綠素法
(1) 主要試劑 10%稀鹽酸、10%氫氧化鉀溶液、0.05%甲基紅指示液、鈣黃綠素指示劑(取氧化鉀10g，研細，加鈣黃綠素0.1g，研勻)、0.05mol/L乙二胺四乙酸二鈉液。
(2) 測定 取樣0.12g，精稱，置錐形瓶中，加稀鹽酸5ml，加熱便溶解，加水150ml、甲基紅指示液1滴，滴加10%氫氧化鉀溶液至顯黃色，繼續多加10ml，再加鈣黃綠素指示劑20～30mg，用0.05mol/L乙二胺四乙酸二鈉液滴定至溶液黃綠色熒光消失而顯橙色，即得。每1ml乙二胺四乙酸二鈉標準溶液相當于5.004mg的碳酸鈣。
2.鈣指示劑法
(1) 主要試劑 10%三乙醇胺水溶液，其他試劑同前。
(2) 操作過程 取樣0.12g，精稱，加稀鹽酸15ml，加熱使溶解，加水100ml、10%三乙醇胺溶液10ml(含重金屬離子時再加1%半胱氨酸溶液5ml)、0.05%甲基紅指示液1滴，滴加10%氫氧化鉀溶液至顯黃色，繼續多加10ml，加鈣黃綠素指示劑0.1g，用0.05mol/L乙二胺四乙酸二鈉液滴定至溶液由紫紅色變為純藍色。
【應用】[4][6][7]
1. 碳酸鈣在橡膠制品中的應用
近年來，隨著我國橡膠工業的快速發展，碳酸鈣的用量不斷提高。
1）輪胎：輕質碳酸鈣和納米碳酸鈣常部分替代低結構炭黑和白炭黑用于力車輪胎外胎膠(用量超過70 份)和內胎膠，汽車輪胎胎體簾布膠、氣密層
膠、內襯層膠和內胎膠中以降低生產成本。另外，納米碳酸鈣與超細活性氧化鋅并用替代普通氧化鋅可提高轎車輪胎胎面膠的拉伸強度、拉斷伸長率、耐屈撓性能和耐疲勞性能。
2）膠管和膠帶：輕質碳酸鈣和納米碳酸鈣用于膠管和膠帶，一是起白色補強填充劑的作用，二是改善膠料的分散性。碳酸鈣在膠管中可用于普通膠管、彩色膠管、液壓膠管及短纖維補強膠管等，在膠帶中可用于輸送帶、傳動帶和同步帶等。
3）膠鞋：碳酸鈣能適應不同的色彩要求，可提高膠料的混煉和擠出性能，在膠鞋中應用十分廣泛，常與炭黑、白炭黑、鈦白粉和陶土等并用用于膠鞋的鞋面、鞋底和鞋跟等部。
4）電線電纜：碳酸鈣一般與炭黑、白炭黑、陶土和滑石粉等并用作礦用電線電纜、船用電線電纜、高壓電線電纜等護套及電器電線電纜膠料的補強填充劑。在含氯橡膠，如CR 、氯化聚乙烯橡膠(CM)和氯化順丁橡膠等作主體材料的電線電纜膠料中，碳酸鈣除起補強填充劑的作用外，還起降低膠料酸性和吸收膠料加工過程中產生的氯化氫，從而避免膠料出現硫化延遲和返原現象的作用，同時改善膠料的擠出性能。
5）膠輥：膠輥中主要使用輕質碳酸鈣。輕質碳酸鈣在膠輥中主要起補強、填充和改善膠料自粘。
6）其它：碳酸鈣還用作膠布及密封、減震、醫用等橡膠制品的補強填充劑，海綿制品的干燥劑，乳膠制品的改性劑。
2. 碳酸鈣在塑料中的重要作用
在塑料加工過程中除合成樹脂作為基礎原料外，科學、正確、合理地使用各種添加劑和助劑是無可非議的，其中無機粉體材料是最重要的添加劑之一。碳酸鈣(包括重鈣和輕鈣)是使用最為廣泛、用量最大的無機粉體材料，在所使用的無機物粉體材料總量中，碳酸鈣占到70%以上。
3. 醫藥中應用
碳酸鈣制劑可參與骨骼的形成與骨折后骨組織的再建以及肌肉收縮、神經傳遞、凝血機制并降低毛細血管的滲透性等。用于預防和治療鈣缺乏癥，如骨質疏松、手足抽搐癥、骨發育不全、佝僂病以及兒童、妊娠和哺乳期婦女、絕經期婦女、老年人鈣的補充。碳酸鈣不宜與洋地黃類藥物合用。大量飲用含酒精和咖啡因的飲料以及大量吸煙，均會抑制鈣劑的吸收。大量進食富含纖維素的食物能抑制鈣的吸收，因鈣與纖維素結合成不易吸收的化合物。本品與苯妥英鈉及四環素類同用，二者吸收減少。維生素D、避孕藥、雌激素能增加鈣的吸收。含鋁的抗酸藥與本品同服時，鋁的吸收增多。本品與噻嗪類利尿藥合用時，易發生高鈣血癥（因增加腎小管對鈣的重吸收）。本品與含鉀藥物合用時，應注意心律失常的發生。
【制備】[8]
利用磷石膏脫硫鈣渣資源，以磷石膏脫硫鈣渣為原料合成了球形輕質碳酸，具體步驟如下：
1）氯化銨浸取：稱取10g 磷石膏脫硫鈣渣置于500mL 燒杯中，
加入一定量的水，使水與鈣渣的液固質量比為(6～10)∶1，再加入一定量的氯化銨固體，將其放置在恒溫水浴鍋中充分浸取180min，浸取后的懸濁液靜置至室溫后，進行抽濾，濾液即為精制CaCl2 溶液，備用碳化，濾渣烘干稱重。
2） 碳化制備輕質碳酸鈣：將上述精制CaCl2 溶液轉移進三口燒瓶，通入
CO2 進行碳化，控制碳化溫度為40℃，通入CO2流量為40mL/min，當溶液pH 值到達6.5～7.0 時，達到碳化終點，停止反應。將碳化后的沉淀過濾，取濾渣經120℃干燥2h，即得到輕質碳酸鈣產品。
【主要參考資料】
[1] 中國中學教學百科全書·化學卷
[2] 徐波, 周建烈. 補充碳酸鈣制劑的研究進展[J]. 中國臨床營養雜志, 2000, 8(3): 198-200.
[3] 宋龍, 張英, 李樹英, 等. 碳酸鈣泡騰制劑研究進展[J]. 北京聯合大學學報: 自然科學版, 2018, 32(2): 36-39.
[4] 黃家明, 葛南. 碳酸鈣在我國橡膠工業中的應用及研究進展[J]. 橡膠工業, 2006, 53(10): 625-630.
[5] 天然藥物成分定量分析
[6] 劉英俊. 碳酸鈣在塑料中應用進展[J]. 無機鹽工業, 2008, 40(3): 11-13.
[7] 碳酸鈣片說明書
[8] 時婷, 王新剛, 巫建鋒, 等. 磷石膏脫硫鈣渣制備輕質碳酸鈣[J]. 化工進展, 2015, 34(1): 178-182.