Proprietà fisiche
Il carbonato di calcio è una polvere cristallina fine e bianca, insapore e inodore. Esiste sia in forma amorfa che cristallina. Le forme cristalline includono sistemi ortorombici ed esagonali (il carbonato di calcio anidro appare come cristalli ortorombici incolori, mentre il carbonato di calcio esaidrato appare come cristalli monoclini incolori [3]); i cristalli sono di forma colonnare o romboedrica, con densità di 2,93 g/cm³. Il suo punto di fusione è 1339 gradi (la decomposizione avviene tra 825 gradi e 896,6 gradi) e il punto di fusione è 1289 gradi ad una pressione di 10,7 MPa. È praticamente insolubile in acqua-anche se si dissolve in acqua contenente sali di ammonio o ossido ferrico-ed è insolubile in alcol.
Struttura molecolare
La sua struttura cristallina appartiene al sistema ortorombico. Ogni unità di carbonato di calcio è costituita da un atomo di carbonio e tre atomi di ossigeno, con ciascun atomo di ossigeno legato a uno ione calcio.
Il carbonato di calcio è composto da ioni calcio e ioni carbonato tenuti insieme da legami ionici, mentre la struttura interna dello ione carbonato presenta legami covalenti carbonio-ossigeno. Lo ione carbonato comporta l'ibridazione sp²; l'atomo di carbonio centrale utilizza tre orbitali ibridi e un orbitale p-. Secondo il modello VSEPR, è classificato come una molecola di tipo AY3- con una geometria planare trigonale ideale, caratterizzata da tre legami C-O disposti in una configurazione planare trigonale. Inoltre, possiede un sistema di legami p-p pi-delocalizzato che coinvolge quattro orbitali e sei elettroni [5]. All'interno del cristallo, le unità di carbonato di calcio sono disposte in una struttura a strati parallela agli assi a-e c-. Questi strati sono interconnessi tramite atomi di ossigeno complanari, formando una struttura di rete tridimensionale. Questa disposizione strutturale conferisce elevata stabilità e durezza al carbonato di calcio.
Proprietà chimiche
1. Il carbonato di calcio si decompone in ossido di calcio e anidride carbonica a 825-896,6 gradi. (Produzione industriale di CO₂):
2. Il carbonato di calcio reagisce con acidi diluiti (come acido acetico diluito, acido cloridrico diluito, acido nitrico diluito, ecc.) per effervescere e dissolversi. La reazione rilascia anidride carbonica, rendendola una reazione esotermica. Ad esempio, reagisce con l'acido cloridrico diluito per produrre cloruro di calcio, acqua e anidride carbonica (produzione in laboratorio di CO₂):
3. Il passaggio dell'anidride carbonica in eccesso nell'acqua miscelata con CaCO₃ produrrà una soluzione di bicarbonato di calcio. Il carbonato di calcio reagisce con una soluzione di acido carbonico (acqua piovana) per produrre bicarbonato di calcio. Il passaggio della CO₂ nell'acqua calcarea torbida farà scomparire il precipitato. Il principio alla base di questi fenomeni è:
4. Il carbonato di calcio anidro (una sostanza polverosa bianca, inodore, non-tossica, carbonato di calcio leggero) riscaldato a 1000K si trasforma in calcite (sistema cristallino trigonale, carbonato di calcio pesante).