碳酸钙的热分解温度是多少

碳酸钙的热分解温度是多少

看起来这应当是一个不难回答的问题,很多无机化学教科书和化学词(辞)典上,都可以查到CaCO3热分解温度的具体数据。问题是这些不同的文献所提供的数据之间,明显存在着不容忽视的差异(见表1)。

不难看出,仅就这7种文献就提供了6种不同的数据。有些数据差异较小——900℃、898℃、897℃,可以理解;有些数据差异较大,显然是另有原因的。

(1)主要成分是CaCO3的矿物质太多,比如有石灰石、大理石、钟乳石、白垩、

方解石、霰石、石笋等。它们的组成、结构存在较大的差异,热分解温度自然就不同。方解石晶型,常含有Mg、Fe、Mn、Zn等元素,属于三方晶系[1],它的热分解温度在p(CO2) =101.3 kPa,是898℃;而霰石(又名文石)晶型,它与方解石是同质二象,属于斜方晶系,在相同条件下它的热分解温是825℃。

(2)对“热分解温度”概念的认识没有统一标准,存在差异。

例如表1中文献5,CaCO3受热系统中p(CO2)=1毫米汞柱时的温度是587℃;文献6,用化学方法可以检验到CaCO3开始热分解放出CO2时的温度是420℃。

(3)以煅烧石灰石(生产生石灰)的实际,来确定CaCO3的热分解温度。

理论上,虽然898℃(或900℃)已足以使石灰石分解,放出CO2具有101.325 kPa的气压,但石灰石解离的速度却很慢,远不能满足生产生石灰的要求。实际上石灰窑内的温度远高于900℃,最高达到1 300℃。不仅如此,石灰石的热分解速度还跟石灰石块的大小(厚度)有关。在实际的石灰窑里,煅烧时的温度和时间与石灰石大小的关系如图1。有文献指出[2]:煅烧石灰石的温度通常是940℃,但石灰窑中实际分解域的温度更近于1 050℃。石灰石在这样的高温下停留数小时,即成为生石灰(CaO)。

至此不难看出,对于CaCO3的热分解温度,在教学上不宜非此即彼地去死抠。外因(条件和要求)和内因(组成和结构)同时制约着CaCO3的分解温度,表1中所列热分解温度各自都有它的合理性和实用价值。不过作为一种纯化学物质的CaCO3(而非具体某种晶型的某种矿物),在化学文献上应当提供科学、规范的化学物质的物理化学参数来看,无疑应当选用文献6,即用化学方法制得的化学试剂CaCO3的热分解温度应是420℃,或是p(CO2)=101.325 kPa时的894.4±0.3℃这2个极限温度,作为CaCO3的热分解温度似乎更为合理。

参考文献

[1] 顾翼东主编.化学词典.上海:上海辞书出版社,1989:140

[2] 候德榜著.制碱工学(下册).北京:化学工业出版社,1960:459