Fysieke eigenschappen
Calciumcarbonaat is een fijn, wit kristallijn poeder dat smaak- en geurloos is. Het bestaat in zowel amorfe als kristallijne vormen. De kristallijne vormen omvatten orthorhombische en hexagonale systemen (watervrij calciumcarbonaat verschijnt als kleurloze orthorhombische kristallen, terwijl calciumcarbonaathexahydraat verschijnt als kleurloze monokliene kristallen [3]); de kristallen zijn zuilvormig of ruitvormig van vorm, met een dichtheid van 2,93 g/cm³. Het smeltpunt is 1339 graden (ontleding vindt plaats tussen 825 graden en 896,6 graden) en het smeltpunt is 1289 graden bij een druk van 10,7 MPa. Het is vrijwel onoplosbaar in water-hoewel het oplost in water dat ammoniumzouten of ijzeroxide bevat-en is onoplosbaar in alcohol.
Moleculaire structuur
De kristalstructuur behoort tot het orthorhombische systeem. Elke calciumcarbonaateenheid bestaat uit één koolstofatoom en drie zuurstofatomen, waarbij elk zuurstofatoom gebonden is aan een calciumion.
Calciumcarbonaat bestaat uit calciumionen en carbonaationen die bij elkaar worden gehouden door ionische bindingen, terwijl de interne structuur van het carbonaation covalente koolstof-zuurstofbindingen bevat. Het carbonaation omvat sp²-hybridisatie; het centrale koolstofatoom maakt gebruik van drie hybride orbitalen en één p-orbitaal. Volgens het VSEPR-model is het geclassificeerd als een AY3--type molecuul met een ideale trigonale vlakke geometrie, met drie C-O-bindingen gerangschikt in een trigonale vlakke configuratie. Bovendien beschikt het over een gedelokaliseerd p-p pi-bindingssysteem met vier orbitalen en zes elektronen [5]. Binnen het kristal zijn calciumcarbonaateenheden gerangschikt in een gelaagde structuur evenwijdig aan de a--as en c--as. Deze lagen zijn met elkaar verbonden via coplanaire zuurstofatomen, waardoor een driedimensionale netwerkstructuur ontstaat. Deze structurele opstelling verleent calciumcarbonaat een hoge stabiliteit en hardheid.
Chemische eigenschappen
1. Calciumcarbonaat ontleedt in calciumoxide en kooldioxide bij 825-896,6 graden. (Industriële productie van CO₂):
2. Calciumcarbonaat reageert met verdunde zuren (zoals verdund azijnzuur, verdund zoutzuur, verdund salpeterzuur, enz.) om te bruisen en op te lossen. Bij de reactie komt koolstofdioxide vrij, waardoor het een exotherme reactie wordt. Het reageert bijvoorbeeld met verdund zoutzuur en produceert calciumchloride, water en kooldioxide (laboratoriumproductie van CO₂):
3. Door overtollig kooldioxide door te geven aan water gemengd met CaCO₃ ontstaat een calciumbicarbonaatoplossing. Calciumcarbonaat reageert met een koolzuuroplossing (regenwater) om calciumbicarbonaat te produceren. Door CO₂ door te geven aan troebel kalkwater zal het neerslag verdwijnen. Het principe achter deze verschijnselen is:
4. Watervrij calciumcarbonaat (een witte, geurloze, niet-giftige poederachtige substantie, licht calciumcarbonaat) verwarmd tot 1000 K en verandert in calciet (trigonaal kristalsysteem, zwaar calciumcarbonaat).