Magnesium and occluded water in calcium carbonate monohydrate

Université Catholique de Louvain, Laboratoire de Chimie Inorganique et Nucléaire, 2 chemin du Cyclotron, 1348 Louvain-la-Neuve, Belgique

Abstract

Calcium carbonate monohydrate spherulites (∼10² μm diameter) with different magnesium contents were synthesized from artificial seawater. Stable spherulites are only obtained if [Mg]/[Ca] ≥1-1.3 in the mother solution. Spherulites are surrounded by a skin of ∼15 μm thickness, about 5 times richer in Mg²⁺ than the bulk and which play a protective role from the stability viewpoint. Etching and crushing experiments were performed which confirm i.a. that the isotropic CO₃^- and CO₂^- radicals are located in the occluded water surrounding the constituent crystallites of the spherulites.

Résumé

Des sphérules de carbonate de calcium monohydraté de ∼10² μm de diamètre avec des teneurs en magnésium différentes ont été synthétisées à partir d'eau de mer artificielle. Des sphérules stables ne sont obtenues que si [Mg]/[Ca] ≥1-1.3 dans la solution mère. Les sphérules sont entourées d'une peau de ∼15 μm d'épaisseur, à peu près 5 fois plus riche en Mg²⁺ que la masse et qui assure sa stabilité. Des expériences de décapage et de broyage ont confirmé e.a. que les radicaux isotropes CO₃^- et CO₂^- sont localisés dans l'eau occluse entourant les cristallites à l'intérieur des sphérules.