Carbonate de calcium

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Le carbonate de calcium (Ca C O₃) est composé d'un ion carbonate (CO₃^2-) et d'un ion calcium (Ca²⁺). C'est le composant principal du calcaire et de la craie, mais également du marbre. C'est aussi le principal constituant des coquilles d'animaux marins. Le carbonate de calcium cristallise naturellement avec deux formes cristallines : l'aragonite et la calcite. C'est un produit basique capable de réagir avec les acides pour donner des sels de calcium, de l' eau et du dioxyde de carbone: CaCO₃+2RCOOH = CO₂+H₂O+Ca(RCOO)₂

Sa synthèse se fait suivant la réaction de Solvay en plusieures étapes :

NH₃+CO₂+H₂O-> NH₄HCO₃

puis cette réaction faible :

NH₄HCO₃+ NaCl <-> NH₄Cl+NaHCO₃

par chauffage à 200°:

2NaHCO₃ -> Na₂CO₃ + CO₂ +H₂O

et à 1000° :

CaCO₃ -> CaO +CO₂

CaO est la chaux vive.

Chimie de l'état naturel

Le carbonate de calcium est insoluble dans l’eau pure, mais soluble dans l’eau chargée de gaz carbonique. Or la solubilité des gaz dans l’eau augmente avec la pression et, contrairement à celle de la plupart des solides, diminue avec la température. Ceci explique certains phénomènes naturels.

Par exemple, le carbonate de calcium se dépose dans les chaudières et sur le fond des bouilloires. Il se dépose aussi à la sortie des robinets, où la pression diminue brusquement.

Certaines sources, appelées pétrifiantes, aux eaux très riches en gaz carbonique, contiennent une très grande quantité de carbonate de calcium. En arrivant à l’air libre, elles perdent leur gaz carbonique et déposent en partie le carbonate dissout. Des objets exposés quelques jours à l’action de ces eaux se trouvent incrustés dans une couche de calcite.

Un phénomène analogue explique les concrétions des grottes. L’eau, chargée de gaz carbonique, dissout le calcaire des roches qu’elle traverse et, en arrivant au contact de l’air, plus chaud, des cavités, elle dépose la calcite transportée. Celle-ci s’accumule en stalactites aux endroits où l’eau se détache du plafond ou en stalagmites aux endroits où les gouttes d’eau tombent sur le sol.

La biochimie de la sécrétion de leur coquille par les mollusques, et de la formation du squelette chez les animaux, n'est pas encore totalement comprise. Mais il est probable que la teneur des gaz en dissolution joue un rôle primordial.