Đá Vôi Là Gì? Công Thức Hóa Học Của Đá Vôi, Tính Chất, Ứng Dụng

1. Đá vôi là gì?

Đá vôi còn có thể gọi dưới tên khoa học là calcium carbonate hay canxi cacbonat. Đá vôi chính là một loại đá trầm tích. Thành phần cấu tạo chủ yếu của đá vôi bao gồm khoáng chất canxit hay chính là cacbonat canxi.

Loại đá này rất ít khi thấy được ở dạng tinh khiết mà chúng thường bị lẫn với các tạp chất khác. Trong đó có thể kể đến các tạp chất lẫn trong đá vôi như đất sét, bùn, cát, bitum.

Màu sắc của đá vôi cũng rất phong phú và đa dạng, nó có nhiều màu từ trắng cho đến tro, màu xanh nhạt hay màu vàng, thậm chí còn có cả màu hồng sẫm hoặc màu đen.

Quá trình hình thành của đá vôi:

Đá vôi được tìm thấy chủ yếu trong các lớp trầm tích hoặc đá lửa, đá biến chất. Theo các đợt nghiên cứu đá vôi thì thấy rằng có hơn 4% lớp vỏ trái đất là chứa đá vôi và chúng ta có thể tìm thấy chúng ở khắp mọi nơi trên thế giới.

+ Phần lớn đá vôi được hình thành bên trong môi trường nước biển có nhiệt độ vừa phải (ấm), nông và yên tĩnh. Đây là môi trường thích hợp cho các loài sinh vật có thể tạo được lớp vỏ canxi cacbonat và bộ xương từ các nguyên liệu cần thiết chứa trong nước biển. Khi các sinh vật đó chết đi, những mảnh vụn của vỏ và xương của chúng sẽ được tích tụ lại và hình thành nên lớp trầm tích đá vôi và vì nó xảy ra nhờ sự biến đổi sinh học nên loại đá này có tên gọi là đá trầm tích sinh học.

+ Một số loại đá vôi được hình thành bằng cách khác như tạo kết tủa canxi cacbonat lấy từ nguồn nước biển hay nguồn nước ngọt thì đều được gọi là đá trầm tích hóa học.

Hiện nay, Trái đất đã có nhiều loại môi trường có thể hình thành nên loại đá này. Phần lớn chúng được phát hiện trong các khu vực nước nông từ 30 độ vĩ bắc đến 30 độ vĩ nam. Cụ thể là trong vùng biển Caribe; Ấn Độ Dương; Vịnh Ba Tư; Vịnh Mexico; vùng lân cận của các đảo ở Thái Bình Dương và trong các quần đảo thuộc Indonesia. Ở đó có hệ sinh thái san hô đa dạng và phong phú, tảo, động vật có vỏ và những sinh vật khác cũng tạo ra được một lượng lớn các mảnh vụn xương canxi cacbonat phủ hoàn toàn lên tất cả nền tảng. Chính những nguyên nhân này đã góp phần tạo nên mỏ đá hết sức rộng lớn.

+ Đá vôi cũng có cách hình thành khác nữa đó là từ sự bốc hơi của nước.

Phía bên trong của các hang động, nước thấm từ trên cao xuống dưới thông qua những khe nứt hoặc lỗ hở phía trên trần của hang. Nước có thể bị bốc hơi trước khi rớt xuống nền của hang và canxi cacbonat trong có trong nước đó sẽ được lắng đọng bên trên trần của hang. Sau một khoảng thời gian, canxi cacbonat được tích tụ đó sẽ tạo nên nhũ đá. Còn với trường hợp nước đó rớt xuống sàn thì có thể hình thành nên một măng đá mọc lên từ sàn của hang.

Thạch nhũ hay măng đá và các thành phần tạo nên hang động chính là các ví dụ điển hình về quá trình hình thành đá vôi này.

⇒ Trong đó đá vôi có một số những tính chất như:

• Tồn tại ở thể rắn với các màu sắc đa dạng khác nhau

• Khối lượng riêng của đá vôi thuộc khoảng 2,6 - 2,8 g/cm³

• Cường độ chịu nén của đá vôi rơi vào khoảng 45 - 80 MPA

• Đá vôi có thể dễ dàng được gia công thành các loại vật liệu dưới dạng hạt

• Chúng không cứng như đá cuội và đá vôi sẽ bị sủi bọt khi nhỏ một lượng giấm chua vào và khí bay ra

• Độ hút nước của đá vôi là 0,2 ÷ 0,5%

2. Công thức hóa học của đá vôi

Công thức hóa học của đá vôi là gì? Công thức hoá học đá vôi là CaCO₃ hay còn gọi là Cacbonat canxi

- Công thức hóa học của đá vôi được thể hiện theo 2 chiều:

(1) CaCO₃ + CO₂ + H₂O $\Leftrightarrow$ Ca(HCO₃)₂ (2)

- Ở chiều từ (1) → (2) hay gọi là chiều thuận thì cho thấy quá trình xâm thực của núi đá vôi. Còn ở chiều từ (2) → (1) hay là chiều phản ứng ngược lại cho thấy quá trình hình thành nên thạch nhũ bên trong các hang động.

3. Tính chất hóa học của đá vôi

- Cacbonat canxi có cùng các tính chất đặc trưng của các chất bản chất là cacbonat. Trong đó phải kể đến các tính chất hóa học như sau:

+ Đá vôi tác dụng với axit mạnh, giải phóng ra đioxit cacbon:

                  CaCO₃ + 2HCI → CaCl₂ + H₂O + CO₂ 

+ Khi bị đun nóng, quá trình sẽ giải phóng ra cacbon đioxit (trên 825°C với trường hợp của CaCO3), để sinh ra oxit canxi, thường được gọi là vôi sống:

                        CaCO₃ → CaO + CO₂

- Cacbonat canxi xảy ra phản ứng với nước sẽ hòa tan đioxit cacbon để hình thành nên bicacbonat canxi có thể tan trong nước.

                   CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Phản ứng này khá quan trọng trong quá trình ăn mòn của núi đá vôi và hình thành nên các hang động, tạo ra nước cứng.

4. Các loại đá vôi phổ biến hiện nay

• Đá vôi chứa nhiều silic sẽ có cường độ cao hơn, tuy nhiên đá vôi loại này sẽ có đặc điểm là giòn và cứng.

• Đá vôi chứa nhiều sét thì có đặc điểm là độ bền nước kém.

• Đá Tufa là một loại đá vôi xốp được phát hiện gần những thác nước hay được tạo thành khi những khoáng chất cacbonat tạo nên kết tủa ra ngoài phạm vi vùng nước nóng.

• Đá vôi đôlômit mang tính năng cơ học nhiều hơn so với đá vôi thường.

• Đá vôi travertine là loại đá vôi đa dạng, được tạo ra ở dọc các dòng suối, chủ yếu là những nơi có thác nước hay quanh khu vực suối nước nóng hoặc suối lạnh.

• Coquina cũng là một đá vôi kết hợp kém có chứa các mảnh của san hô hoặc một vài loại vỏ sò. Chúng chủ yếu được hình thành trên vị trí của các bãi biển nơi mà có sự tác động rõ rệt của sóng biển.

Đá vôi có thể tìm thấy ở khắp mọi nơi trên trái đất vì vậy đây là một trong các nguyên liệu thô được sử dụng khá phổ biến trong khoảng 5000 năm quay lại đây. Mặc dù canxi cacbonat rất đa dạng nhưng chỉ có một phần trăm rất ít có đủ điều kiện được xếp vào chất lượng cao được đưa vào sử dụng.

5. Phân loại các dạng đá vôi thường gặp

a) Phân loại dựa vào thành phần khoáng vật

Nếu phân loại dựa vào thành phần khoáng vật thì đá vôi được chia thành 2 loại chính bao gồm đá vôi và đôlômit. Ngoài ra cũng có những loại đá chuyển tiếp trung gian khác giữa đá vôi và đôlômit, chuyển tiếp giữa đá vôi và sét, chuyển tiếp giữa đá vôi và silit, chuyển tiếp giữa vật chất hữu cơ và đá vôi.

b) Phân loại dựa vào thành phần khoáng vật và thành phần không tan

Nếu phân loại dựa trên phương pháp này thì sẽ có 22 loại đá vôi, có thể kể đến như: Đá sét, Macnơ – sét, Đá sét chứa vôi và dolomit, Macnơ – sét chứa dolomit, Macnơ – sét chứa dolomit, Macnơ, Macnơ chứa dolomit, Macnơ – dolomit chứa vôi, Macnơ – sét – dolomit – vôi, Macnơ – đôlômit, Đá vôi chứa sét, Đá vôi chứa dolomit – sét, Đá vôi chứa sét – đôlômit, Đá vôi, Đá vôi chứa dolomit, Đôlômit chứa vôi – sét, Đôlômit chứa sét – vôi, Đá vôi – đôlômit, Đôlômit chứa sét, Đôlômit – vôi và Đôlômit, Đôlômit chứa vôi,

c) Qua điều chế sản xuất thì đá vôi có thể chia ra thành đá phấn, vôi sống và vôi bột:

- Vôi sống là vôi được hình thành từ quá trình nung đá vôi trong điều kiện nhiệt độ cao, thường là trên 900°C. Các sản phẩm tạo ra từ vôi sống có xảy ra các phản ứng hóa học cao, chủ yếu được sử dụng ở trong ngành công nghiệp luyện kim, môi trường gia cố nền đất, hấp thụ khí axit, điều chỉnh độ pH, xử lý nước thải, chất ăn da,…

- Vôi bột (hay còn có tên gọi khác là bột vôi), là một dạng tinh thể không có màu hay bột màu trắng và thu được trong phản ứng cho vôi sống tác dụng với nước. Vôi bột cũng có thể bị kết tủa xuống khi đem trộn dung dịch có chứa Canxi clorua vào với dung dịch có chứa Natri hidroxit (NaOH). Loại vôi bột đó chủ yếu được sử dụng vào trong ngành nông nghiệp trồng trọt.

- Đá phấn là một loại đá trầm tích có tính chất mềm, tơi xốp và có màu trắng, đây là một dạng của đá vôi tự nhiên phần lớn chứa những ẩn tinh của khoáng vật canxit lên tới 99%. Đá phấn được khai thác rất nhiều trên khắp thế giới, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu xây dựng và phân bón dành cho đồng ruộng.

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập kiến thức và xây dựng lộ trình ôn thi Hóa THPT Quốc gia sớm đạt 9+

6. Một số ứng dụng của đá vôi trong đời sống

- Ngành xây dựng: Đá vôi được dùng khá nhiều trong các công việc thuộc những ngành công nghiệp xây dựng, cẩm thạch là một thành phần cấu tạo nên xi măng hoặc dùng để sản xuất ra vôi.

- Ngành sơn: Đá vôi hay Canxi cacbonat được dùng rất nhiều trong ngành sản xuất sơn, trong đó CaCO₃ được biết đến là chất độn chính. Độ mịn và phân bố kích thước giữa các hạt canxi cacbonat đều ảnh hưởng đến độ trắng và độ sáng trong quá trình sơn phủ.

- Ngành sơn nước: Đá vôi (hay CaCO₃) còn được dùng rất nhiều trong ngành liên quan đến sơn nước, canxi cacbonat góp phần giúp tăng khả năng quang học của sơn và tối ưu trọng lượng của sơn, trong đó đá vôi phải chiếm đến 60% hàm lượng trong nguyên liệu sản xuất sơn.

- Độ sáng của đá vôi cao, độ hấp thụ dầu của đá vôi thấp, độ phân tán của đá vôi tốt nên rất bền bên ngoài môi trường, khả năng đá vôi bị ăn mòn thấp, độ ổn định về pH khá tốt, giúp nâng cao được tính năng chống ăn mòn của sản phẩm.

- Đá vôi được nghiền nhỏ thành cỡ của hạt mịn và được dùng làm lớp phủ có vai trò chống thời tiết, chống nắng nóng cho các tấm lợp. Nó cũng được dùng giống với một lớp phủ phía trên mái nhà trong quá trình xây dựng.

- Đá vôi là chất giúp xử lý ô nhiễm môi trường nước: Canxi cacbonat giúp hấp thu các khí độc bị tích tụ ở đáy ao như: NH₃, H₂S hay CO,... và các loại axit chứa trong nước, giúp giảm tỉ trọng của kim loại nặng và các chất độc hại chứa trong ao nuôi. Đá vôi còn hỗ trợ phân hủy xác của tảo hay các chất lơ lửng bẩn chứa trong ao nuôi một cách nhanh chóng, giúp cân bằng lại các chất trong môi trường nước và ổn định lại độ pH. Canxi cacbonat hỗ trợ ổn định màu nước, hạn chế các váng nổi trên mặt nước và làm sạch nước, tăng hàm lượng oxy hòa tan có trong nước. Ngoài ra đá vôi còn giúp làm hạn chế các mầm bệnh, vi khuẩn gây hại trong nước, vi khuẩn phát huỳnh quang bên trong ao nuôi,…

- Chất bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi: Gà cần đủ lượng canxi cacbonat để giúp cho vỏ trứng có thể chắc khỏe. Vì vậy canxi cacbonat chủ yếu được bổ sung cho chúng như một chất hỗ trợ chế độ ăn uống nhưng dưới dạng viên. Nó cũng được bổ sung vào thức ăn cho một số loại bò sữa. Bổ sung như vậy là vì việc này sẽ giúp thay thế một hàm lượng lớn canxi bị mất đi khi trong quá trình con vật bị vắt sữa.

- Ứng dụng trong y tế: Đá vôi (hay CaCO₃) chủ yếu được sử dụng phổ biến trong y tế với vai trò là thuốc bổ sung thành phần canxi có giá rẻ và là chất khử chua. Nó cũng được dùng trong ngành công nghiệp dược phẩm làm chất nền cho thuốc viên từ các loại dược phẩm khác.

- Giảm ô nhiễm không khí: Đá vôi được nghiền thành dạng bột là một loại bột trắng có thể được phun lên trên bề mặt than để lộ ra bên trong mỏ phía dưới lòng đất. Lớp phủ đó hỗ trợ cải thiện quá trình chiếu sáng và giảm hàm lượng bụi than hoạt động gây nên và thải vào trong không khí. Điều này giúp cải thiện chất lượng không khí để thở. Và nó cũng giúp làm giảm đi nguy cơ sự nổ do các hạt bụi than có thể dễ cháy khi lơ lửng ở trong không khí.

- Làm trắng đồ sứ: Đá vôi (hay CaCO₃) còn được biết đến là chất làm trắng trong quá trình tráng men các đồ gốm sứ. Và bột vôi cũng được xem là đá phấn vì nó là thành phần chính của phấn dùng cho viết bảng, phấn viết ngày nay có thể được làm ngay từ canxi cacbonat, thạch cao hoặc sunfat canxi có ngậm nước.

Trên đây là tổng hợp của VUIHOC về công thức hóa học của đá vôi và những phần kiến thức liên quan. Các em học sinh có thể hiểu một cách khái quát về đá vôi thông qua bài viết này. Để tìm hiểu về các chất khác trong Hoá học cấp THPT, các em truy cập vào Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ ngay để học hỏi thêm thật nhiều kiến thức nhé!

     Tham khảo thêm:

⭐Bộ Sách Thần Tốc Luyện Đề Toán - Lý - Hóa THPT Có Giải Chi Tiết