Kalkkikivi on yleinen koristeellinen rakennusmateriaali.
Kalkkikivi on sedimenttikivi, joka koostuu mineraalista nimeltä kalsiitti, jonka kemiallinen kaava on CaCO3. Yhdessä dolomiittien, siihen liittyvän sedimenttikiviluokan kanssa, kalkkikivi muodostaa noin 10–15 prosenttia kaikesta planeettamme sedimenttikivestä. Jotkut kalkkikivi on tuote, jota elävät organismit ovat valmistaneet; muilla kalkkikivimuodostelmilla on epäorgaanista alkuperää.
kalsium
Ensimmäinen kalkkikivestä löydetty alkuaine on kalsium; kalsiumin symboli on Ca. Kalsiumin atominumero on 20, mikä tarkoittaa, että sen ytimessä on 20 protonia. Puhtaassa elementissä on 20 elektronia. Kuten muutkin saman ryhmän metallit, maa-alkalimetallit, kalsium ionisoituu helposti, joten luonnossa sitä löytyy osana muita yhdisteitä (kuten kalsiumkarbonaattia). Kalsiumkarbonaatti on ioniyhdiste, mikä tarkoittaa, että kalsium on menettänyt kaksi elektronia positiiviseksi varautuneeksi ioniksi, kun taas karbonaattiryhmä on saanut kaksi elektronia negatiivisesti varautuneeksi ioniksi. Vetovoima positiivisten ja negatiivisten varausten välillä pitää kaksi ionia yhdessä muodostaen kiderakenteen.
Karbonaatti-ioni
Karbonaatti-ioni, CO3 -2, koostuu keskeisestä hiiliatomista, jota ympäröi kolme happi-atomia kolmionmuodossa. Sidoskulma kaikkien kolmen hiili-happea-sidoksen välillä on noin 120 astetta. Negatiivinen varaus jakaantuu kaikille kolmelle happiatomille sen sijaan, että se astuisi mihinkään kahdesta niistä. Näin ollen hiiliatomin ja kunkin happiatomin väliset sidokset ovat pidempiä kuin normaali hiili-happi-kaksoissidos, mutta lyhyempiä kuin normaali hiili-happi-yksinkertainen sidos - ne ovat näiden kahden hybridi.
Kemialliset reaktiot
Karbonaatti-ioni voi hyväksyä vetyionin bikarbonaatiksi, HCO3, -1 varauksella. Bikarbonaatti-ioni voi puolestaan hyväksyä toisen vetyionin tulla hiilihapoksi, H2CO3. Vedessä ollessa hiilihappo on tasapainossa hiilidioksidin kanssa ilmassa, joten jos hiilihappoa on liikaa, se hajoaa nopeasti hiilidioksidiksi - reaktioksi, joka tapahtuu, kun avaat soodapullon. Kalkkikivessä vetovoima kalsium- ja karbonaatti-ionien välillä on kuitenkin niin voimakas, että kalsiumkarbonaatti ei liukene neutraaleihin liuoksiin. Se liukenee helposti vain happamiin liuoksiin. Jos esimerkiksi suolahappoa lisätään kalkkikiveen, se haihtuu nopeasti.
Alkuperä ja kohtalo
Kalkkikivin kalsiumkarbonaattia muodostavat usein organismit, kuten korallit, jotka tekevät kovasta kuoresta itselleen tämän materiaalin. Kalkki on toinen kalkkikiven muoto, jolla on samanlainen alkuperä. Kalkkikivi voi myös kehittyä tiputtamalla vettä luoliin; vesi kuljettaa liuenneen kalsiumkarbonaatin, joka saostuu muodostaen sellaisen kalkkikiven, jota kutsutaan travertiiniksi. Kalkkikivistä voi tulla syvälle haudattuna ja korkean lämmön ja paineen alaisena eräänlainen muuttuva kivi, jota kutsutaan marmoriksi.
