今日science：新型CaCO3（水合结晶碳酸钙相：碳酸钙半水合物）的发现

尚志者王 5年前 (2019-01-25) 8855浏览

【引言】

作为世界上最丰富的材料之一，碳酸钙CaCO₃是各种海洋生物的骨架和贝壳类的主要成分。它用于水泥工业，在全球碳循环和沉积岩的形成中起着至关重要的作用。一个多世纪以来，已知在环境条件下仅存在三种纯CaCO3——方解石、文石和球霰石的多晶型物，以及两种水合晶相，单水铝石（CaCO₃·1 H₂O）和白钙石（CaCO₃·6H₂O）。在研究镁离子在无定形碳酸钙结晶途径中的作用时，研究人员意外地发现了一种未知的结晶相，半水合物CaCO₃·½H₂O，具有单斜结构。这一发现在基于CaCO₃水合作用的生物矿化、地质、和工业方面，具有重要意义。

【成果简介】

今日，来自德国马克斯-普朗克胶体与界面研究所的Zhaoyong Zou（通讯作者）等人报告了迄今为止未知的水合结晶——CaCO₃·½H₂O碳酸钙化合物，即碳酸钙半水合物（CCHH）——的发现和综合特征。发生条件是在Mg²⁺离子存在下，Mg/Ca摩尔比约为5/1，同时，CCHH微晶中的Mg²⁺浓度保持低于2 atomic % ，由溶液中的无定形碳酸钙（ACC）的相变。与方解石的相同工艺相比，阳离子配位的差异，阻碍了Mg²⁺离子进入CCHH（14）。Ca在CCHH中是八倍协调的，而在方解石中是六倍协调的。研究人员提出，溶液中的Mg²⁺离子抑制ACC的脱水并控制结晶相的水合水平。这种水合结晶碳酸钙相的发现强调了无定形前体和Mg²⁺在控制碳酸钙结晶途径中的重要性。