CARBONATE DE CALCIUM

Le carbonate de calcium se présente à l'état naturel sous forme de calcaire et sous diverses formes, comme le marbre, la craie et le corail.
Le carbonate de calcium est probablement la matière première la plus utilisée dans l'industrie chimique.
Il trouve de nombreuses applications, principalement dans la production de ciment, de mortiers, d'enduits, de réfractaires et de verre, matériaux de construction.

CAS : 471-34-1
MF : CCaO3
MW : 100,0869
EINECS : 207-439-9

Synonymes :
Craie précipitée ; Blanc de Paris ; Aeromatt ; Akadama ; Albacar ; Albacar5970 ; Albafil ; Albaglos

Le carbonate de calcium sert également à la production de chaux vive, de chaux hydratée et de nombreux composés calciques.
Il est produit sous forme de poudre ou de carbonate de calcium précipité.
Ce dernier est constitué de particules plus fines, d'une plus grande pureté et de granulométrie plus uniforme.
Il trouve également de nombreuses applications commerciales importantes. Différentes qualités de carbonate de calcium précipité sont utilisées dans de nombreux produits, tels que les textiles, les papiers, les peintures, les plastiques, les adhésifs, les mastics et les cosmétiques.
Le carbonate de calcium est présent à l'état naturel sous forme de calcaire, notamment dans le marbre, la craie et le corail.
Le carbonate de calcium est probablement la matière première la plus utilisée dans l'industrie chimique.
Il trouve de nombreuses applications, principalement dans la production de ciment, de mortiers, d'enduits, de réfractaires et de verre, utilisés comme matériaux de construction.
Le carbonate de calcium sert également à la production de chaux vive, de chaux hydratée et de divers composés calciques.

Le carbonate de calcium est produit sous forme de poudre ou de carbonate de calcium précipité.
Ce dernier est constitué de particules plus fines, d'une plus grande pureté et de granulométrie plus uniforme.
Il possède également de nombreuses applications commerciales importantes.
Différentes qualités de carbonate de calcium précipité sont utilisées dans de nombreux produits, tels que les textiles, les papiers, les peintures, les plastiques, les adhésifs, les mastics et les cosmétiques. Le carbonate de calcium (CaCO3) est un solide blanc peu soluble dans l'eau.
Il se décompose par chauffage pour donner de l'oxyde de calcium (chaux vive) et du dioxyde de carbone.
On le trouve à l'état naturel sous forme de calcite (rhomboédrique ; degré de réfraction 2,71) et d'aragonite (rhomboédrique ; degré de réfraction 2,93).

Les roches contenant du carbonate de calcium se dissolvent lentement dans les eaux de pluie acidifiées (contenant du CO2 dissous), provoquant une dureté temporaire.
En laboratoire, le carbonate de calcium est précipité à partir d'eau de chaux par le dioxyde de carbone.
Il est utilisé dans la fabrication de la chaux (oxyde de calcium) et constitue la principale matière première du procédé Solvay.
Le carbonate de calcium (CaCO3) est un matériau naturel présent dans la craie, le calcaire et le marbre.
Il est composé de trois éléments : le carbone, l'oxygène et le calcium.
Il se forme par réaction du dioxyde de carbone avec de la chaux éteinte ou calcinée. Le carbonate de calcium trouve de nombreuses applications dans les secteurs industriel, alimentaire et agricole.

Le carbonate de calcium est un composé chimique de formule CaCO₃.
On le trouve couramment dans les roches, notamment sous forme de calcite et d'aragonite, en particulier dans la craie et le calcaire, les coquilles d'œufs, les coquilles de gastéropodes, les squelettes de coquillages et les perles.
Les matériaux riches en carbonate de calcium ou présentant une structure similaire sont dits calcaires. Le carbonate de calcium est le principe actif de la chaux agricole.
Le tartre est un dépôt de carbonate de calcium qui se forme lorsque les ions calcium présents dans l'eau dure réagissent avec les ions carbonate.
Le carbonate de calcium est utilisé en médecine comme complément de calcium ou comme antiacide, mais une consommation excessive peut être dangereuse et provoquer une hypercalcémie et des troubles digestifs.

Propriétés chimiques du carbonate de calcium
Point de fusion : 825 °C
Point d’ébullition : 800 °C
Masse volumique apparente : 300-1400 kg/m³
Densité : 2,93 g/mL à 25 °C (littérature)
Indice de réfraction : 1,6583
Température de conservation : Conserver entre +5 °C et +30 °C
Solubilité : Solution limpide et incolore dans HCl 5 M : 0,1 M à 20 °C
Aspect : Cristaux aléatoires
Couleur : Blanc beige à beige grisâtre
Densité relative : 2,93
PH : 9,91 (solution à 1 mM) ; 9,91 (solution à 10 mM) ; 9,91 (solution à 100 mM) Couleur de la flamme : Rouge-orangé
Odeur : Inodore
Plage de pH : 8
Solubilité dans l’eau : Insoluble
Conductivité thermique : 0,92 W/(m·K) ; 2,259 W/(m·K)
λ_max : 260 nm ; A_max : ≤ 0,09
λ_max : 280 nm ; A_max : ≤ 0,06
Merck : 14 1657
BRN : 8008338
Constante du produit de solubilité (Ksp) : pKsp : 8,54
Limites d’exposition NIOSH : VME 10 mg/m³ ; VME 5 mg/m³
Constante diélectrique : 6,1 (ambiante)
Stabilité : Stable. Incompatible avec les acides, le fluor, les sels d’ammonium et l’alun. Fonctions des ingrédients cosmétiques : Agent de charge, Tampon, Abrasif, Soin buccal, Colorant, Opaciforme
Revue des ingrédients cosmétiques (CIR) : Carbonate de calcium (471-34-1)
InChI : 1S/CH2O3.Ca/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;+2/p-2
InChIKey : VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L
Dureté Mohs : 2,0 - 5,0
Dureté Shore H : 10 - 60
Module d'élasticité : 10,0 - 80,0 GPa
Dureté au perçage : 50
Dureté Knoop : 75 - 120
Dureté Vickers : 105 - 136
Référence CAS : 471-34-1 (Base de données CAS) Référence)
Système d'enregistrement des substances de l'EPA : Carbonate de calcium (471-34-1)

Le carbonate de calcium se présente sous deux formes : la calcite, un cristal hexagonal, et l’aragonite, une forme orthorhombique.
La calcite se décompose par chauffage à 825 °C, tandis que l’aragonite fond à 1 339 °C (à 102,5 atm).
Sa densité est de 2,71 g/cm³ (calcite) et de 2,83 g/cm³ (aragonite). Il est insoluble dans l’eau (15 mg/L à 25 °C) et son Ksp est de 4,8 × 10⁻⁹. Il est soluble dans les acides minéraux dilués.

Propriétés physiques :
Le carbonate de calcium est un composé naturel présent dans les organismes vivants et dans toute la croûte terrestre.
Après le quartz, le carbonate de calcium, principalement sous forme de calcite, est le minéral le plus courant de la croûte terrestre.

Géologiquement, le carbonate de calcium existe sous plusieurs formes minérales : la calcite, l’aragonite et la vatérite.
La calcite est le minéral de carbonate de calcium le plus courant, tandis que la vatérite est une forme très rare. Les différentes formes minérales du carbonate de calcium sont définies par leur structure cristalline.
La forme du carbonate de calcium dépend des conditions de sa formation, telles que la température et la pression.
Le carbonate de calcium a pour formule moléculaire CaCO₃ et une masse molaire de 100,0924 g/mol.
Le carbonate de calcium est une substance courante présente dans les roches du monde entier et constitue le principal composant des coquilles de nombreux organismes marins, comme les escargots et les conques.

Le carbonate de calcium est le principal constituant des coquilles d'œufs d'oiseaux et des perles d'huîtres.
Le carbonate de calcium est le principe actif du calcaire utilisé comme chaux agricole et est la principale cause de la dureté de l'eau, car la plupart des cours d'eau souterrains utilisés pour l'approvisionnement en eau douce proviennent de puits où l'eau souterraine traverse des couches de calcaire qui sont érodées par son passage.
Le carbonate de calcium se présente à l'état naturel sous forme de calcaire et sous diverses formes, comme le marbre, la craie et le corail. Le carbonate de calcium, ou craie précipitée, possède d'excellentes propriétés d'absorption.

Il offre un fini mat et une couvrance modérée.
Une trop grande quantité de ce matériau donne un aspect sec et poudreux désagréable et est donc à éviter.
Composition chimique : Le carbonate de calcium partage les propriétés typiques des autres carbonates. Notamment, le carbonate de calcium :
réagit avec les acides, libérant de l'acide carbonique qui se décompose rapidement en dioxyde de carbone et en eau :

CaCO₃(s) + 2 H⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)

libère du dioxyde de carbone par chauffage, une réaction appelée décomposition thermique, ou calcination (à plus de 840 °C dans le cas du CaCO₃), pour former de l'oxyde de calcium, CaO, communément appelé chaux vive, avec une enthalpie de réaction de 178 kJ/mol :

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

réagit avec l'hydrogène gazeux pour former du méthane et de la vapeur d'eau, ainsi que de l'oxyde de calcium ou de l'hydroxyde de calcium solides selon la température et la composition des gaz produits.
Divers métaux, dont le palladium et le nickel, sont des catalyseurs de cette réaction.
Le carbonate de calcium réagit avec l'eau saturée en dioxyde de carbone pour former du bicarbonate de calcium soluble.

CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l) → Ca(HCO₃)₂(aq)

Cette réaction joue un rôle important dans l'érosion des roches carbonatées, la formation de cavernes et la dureté de l'eau dans de nombreuses régions.
Une forme particulière de carbonate de calcium est l'ikaïte hexahydratée, CaCO₃·6H₂O.
L'ikaïte est stable uniquement en dessous de 8 °C.

Utilisations
L'homme utilise principalement le carbonate de calcium comme source de calcium pour lutter contre l'ostéoporose.
La majeure partie du calcaire est aujourd'hui utilisée comme matériau de construction.
Outre son utilisation comme matériau de construction, le carbonate de calcium est également utilisé dans de nombreux procédés industriels.
Deux formes couramment utilisées sont le carbonate de calcium broyé (CCB) et le carbonate de calcium précipité (CCP).
Le carbonate de calcium est largement utilisé dans la fabrication du papier comme charge et comme pigment de couchage pour blanchir le papier.
Il remplace les azurants optiques plus coûteux dans le papier et sert de charge en remplacement des fibres de pâte à papier, plus onéreuses. Il contribue également à maintenir le pH en milieu alcalin.
Après la fabrication du papier, la deuxième utilisation industrielle la plus courante du carbonate de calcium, et la plus importante, est la production de matières plastiques.
Le carbonate de calcium est utilisé dans la production de polychlorure de vinyle (PVC), de polyesters thermodurcissables et de polyoléfines.

Il peut remplacer des résines plus coûteuses.
Comme dans l'industrie papetière, il est utilisé comme azurant optique et agent de blanchiment.
Le carbonate de calcium est également utilisé pour augmenter la résistance et absorber la chaleur lors de réactions exothermiques.
Il est aussi utilisé dans la production de polyéthylène et de polypropylène.
Le carbonate de calcium est un additif pour peintures et revêtements, permettant notamment d'ajuster la granulométrie, de contrôler l'opacité, d'améliorer la résistance aux intempéries, de réguler le pH et d'agir contre la corrosion.
Il est utilisé pour neutraliser l'acidité des sols.
Il a également été utilisé pour atténuer les effets des précipitations acides sur les plans d'eau. Une autre application environnementale du carbonate de calcium est la désulfuration des gaz dans les épurateurs utilisés pour réduire les émissions de soufre provenant des sources de pollution atmosphérique.

Le carbonate de calcium est probablement la matière première la plus utilisée dans l'industrie chimique.
Il a de nombreuses applications, principalement pour la production de ciment, de mortiers, d'enduits, de réfractaires et de verre, matériaux de construction.
Il sert également à la production de chaux vive, de chaux hydratée et de divers composés calciques.
Le carbonate de calcium est le sel de calcium de l'acide carbonique ; il est utilisé comme antiagglomérant et agent de renforcement des pâtes.
Il est disponible sous différentes granulométries, allant de la poudre grossière à la poudre fine.
Le carbonate de calcium est pratiquement insoluble dans l'eau et l'alcool, mais sa solubilité augmente en présence de sels d'ammonium ou de dioxyde de carbone, tandis qu'elle diminue en présence d'hydroxydes alcalins.

Son pH est compris entre 9 et 9,5.
Le carbonate de calcium est la principale source de chaux (oxyde de calcium), obtenue par chauffage du calcaire dans un four.
Le carbonate de calcium est utilisé comme agent de charge dans la levure chimique, pour l'enrichissement en calcium, comme agent tampon doux dans les pâtes, comme source d'ions calcium dans les desserts secs et comme neutralisant dans les antiacides.
Le carbonate de calcium est également appelé calcaire.
Il est obtenu par l'ajout de carbonate soluble à une solution de sel de calcium.
La poudre ou les cristaux blancs sont solubles dans l'acide mais insolubles dans l'eau.
Le carbonate de calcium était utilisé pour neutraliser les bains de virage de l'or et comme abrasif fin, ajouté à l'eau et à l'alcool pour nettoyer les plaques de verre avant leur enduction de liants photographiques.
Le carbonate de calcium est utilisé comme abrasif très doux pour le polissage manuel du nickel, de l'or, de l'argent ou des objets plaqués, des boutons et des matériaux similaires.

Applications pharmaceutiques
Le carbonate de calcium (CaCO₃) est utilisé dans des applications cliniques telles que les antiacides, mais il est important de noter qu'une consommation excessive peut être dangereuse. Divers sels de calcium sont utilisés en clinique, notamment le carbonate de calcium, le chlorure de calcium, le phosphate de calcium, le lactate de calcium, l'aspartate de calcium et le gluconate de calcium.

Le carbonate de calcium est le supplément de calcium le plus courant et le moins cher.
Le carbonate de calcium peut être difficile à digérer et provoquer des gaz chez certaines personnes en raison de la réaction de l'acide chlorhydrique (HCl) de l'estomac avec le carbonate et de la production subséquente de CO₂.
Il est recommandé de prendre le carbonate de calcium au cours des repas, et son absorption intestinale dépend du pH.
La prise concomitante de sels de magnésium peut aider à prévenir la constipation.
Le carbonate de calcium est composé à 40 % d'ions Ca²⁺, ce qui signifie que 1 000 mg de ce sel contiennent environ 400 mg d'ions Ca²⁺.
Souvent, les étiquettes indiquent uniquement la quantité de Ca²⁺ présente dans chaque comprimé, et non la quantité de carbonate de calcium.

Utilisations agricoles
Le carbonate de calcium (CaCO₃) est un solide blanc naturel peu soluble dans l'eau. Le carbonate de calcium est couramment utilisé pour neutraliser l'acidité du sol au niveau requis, un procédé appelé chaulage.
Les principales sources de carbonate de calcium sont le calcaire calcitique, le calcaire dolomitique, la marne, la craie et le marbre.
Le carbonate de calcium est produit par injection de dioxyde de carbone (CO₂) dans de l'eau de chaux.
On considère que le carbonate de calcium pur possède un pouvoir neutralisant de 100 %.
Le pouvoir neutralisant des autres amendements calcaires est comparé à celui du carbonate de calcium pur.
Chauffé, le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium (chaux vive) et en dioxyde de carbone.

Le calcaire composé principalement de carbonate de calcium est appelé calcaire calcitique ou calcaire à haute teneur en calcium.
Le calcaire contenant plus de 10 % de carbonate de magnésium est appelé calcaire dolomitique ou dolomite.
Ces formes contiennent environ 12 % de magnésium.
Le calcaire dolomitique agricole est une poudre fine, grise à blanche, composée d'un carbonate double de calcium et de magnésium, avec 12,8 % de magnésium et 17 % de calcium. Le carbonate double est beaucoup moins soluble dans l'eau que les carbonates simples.

Préparation
Le carbonate de calcium peut également être produit en mélangeant des solutions de chlorure de calcium et de carbonate de sodium.
Dans certains cas, la présence de sodium est indésirable ; on préfère alors le carbonate d'ammonium.

Méthodes de production
Le carbonate de calcium est obtenu à partir de gisements de calcaire naturel.
Le composé purifié, appelé carbonate de calcium précipité, est synthétisé à partir de calcaire.
Le calcaire est calciné dans un four pour produire de l'oxyde de calcium et du dioxyde de carbone.
Les produits sont recombinés après purification.
L'oxyde de calcium est hydraté avec de l'eau pour donner une suspension appelée lait de chaux, qui est ensuite carbonatée par barbotage de CO₂. Les réactions impliquées dans ce procédé sont les suivantes :

CaCO₃ → CaO + CO₂
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

La taille des cristaux requise pour diverses applications commerciales peut être contrôlée par la température, le pH, les concentrations et la vitesse d'agitation.
Le carbonate de calcium peut également être précipité par mélange de solutions de chlorure de calcium et de carbonate de sodium.

Préparation
La grande majorité du carbonate de calcium utilisé dans l'industrie est extraite de mines ou de carrières. Le carbonate de calcium pur (comme celui destiné à l'alimentation ou à l'industrie pharmaceutique) peut être produit à partir d'une source pure extraite d'une carrière (généralement du marbre) ou préparé à partir d'oxyde de calcium.
On ajoute de l'eau pour obtenir de l'hydroxyde de calcium, puis on fait passer du dioxyde de carbone à travers cette solution pour précipiter le carbonate de calcium souhaité, appelé carbonate de calcium précipité (CCP) dans l'industrie.

Ce procédé est appelé carbonatation.
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Le carbonate de calcium peut être cristallisé à partir de chlorure de calcium (CaCl₂) en plaçant une solution aqueuse de CaCl₂ dans un dessiccateur avec du carbonate d'ammonium [NH₄]₂CO₃.
Dans le dessiccateur, le carbonate d'ammonium est exposé à l'air et se décompose en ammoniac, dioxyde de carbone et eau. Le dioxyde de carbone diffuse ensuite dans la solution aqueuse de chlorure de calcium, réagit avec les ions calcium et l'eau, et forme du carbonate de calcium.

Réactions
Le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium et CO₂ par chauffage
Le traitement avec des acides minéraux dilués produit les sels de calcium correspondants avec libération de CO₂ :
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂
En présence de CO₂, il se dissout dans l'eau avec formation de bicarbonate :
CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca²⁺ + 2HCO₃⁻

Le carbonate de calcium est réduit en carbure de calcium lorsqu'il est chauffé avec du coke ou de l'anthracite dans un four électrique :
2CaCO₃ + 5C → (haute température) → 2CaC₂ + 3CO₂

Actions biochimiques/physiologiques
Le carbonate de calcium est un composé naturel qui réduit l'absorption de la T4 et augmente les taux sériques de thyréostimuline (TSH). Le carbonate de calcium prévient également l'ostéoporose induite par les doses de lévothyroxine supprimant la TSH chez les femmes ménopausées.
De plus, le carbonate de calcium réduit la diarrhée chez les personnes atteintes d'une infection par le VIH induite par les inhibiteurs de protéase.