碳酸鈣是自然界中最廣泛存在的礦物之一，存在于白堊、石灰?guī)r、大理石等巖石內(nèi)，也是動物骨骼或外殼的主要成分。CaCO3是許多工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要原料，在全球碳循環(huán)過程中起至關(guān)重要的作用。一個多世紀以來，已知的CaCO3只有三種無水晶相——方解石、文石和球霰石，以及兩種含水晶相——一水碳酸鈣（CaCO3·1H2O）和六水碳酸鈣（CaCO3·6H2O）。 ^(8(z@y  
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除了以晶體形式存在之外，CaCO3也以多種不同結(jié)構(gòu)和含水量的無定形狀態(tài)存在，稱為無定形碳酸鈣。 9&uWj'%ia  
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1月25日，武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點實驗室副研究員鄒朝勇在《科學(xué)》發(fā)表報告稱，他們研究鎂離子在無定形碳酸鈣結(jié)晶過程中的作用時，意外發(fā)現(xiàn)了一種新型含水碳酸鈣晶相——半水碳酸鈣（CaCO3·1?2H2O），為碳酸鈣家族迎來了第三個“家庭成員”水合晶體相。 ;F!wyTF>}  
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出人意料 發(fā)現(xiàn)碳酸鈣新晶相 a\m@I_r.N  
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近年來，許多生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)不穩(wěn)定的無定形碳酸鈣（ACC），既往研究表明，ACC在碳酸鈣生物礦物的形成過程中起重要作用。例如，在海洋軟體動物的外殼及珊瑚礁的形成過程中發(fā)現(xiàn)了ACC的存在。 U[ $A=e?\Y  
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“因此，在離子溶液晶體的成核和生長機理領(lǐng)域，ACC作為一種重要的模型被廣泛研究。然而，ACC的形成機理、穩(wěn)定性，及其作為前驅(qū)體在結(jié)晶轉(zhuǎn)化過程中的作用機制仍不清楚。”鄒朝勇向《中國科學(xué)報》介紹。 hhVyz{u  
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然而，鄒朝勇等人在研究鎂離子對ACC的形成和結(jié)晶轉(zhuǎn)化過程的影響時，卻意外發(fā)現(xiàn)了一種新型含水碳酸鈣晶相——半水碳酸鈣。 %SJ9Jr,  
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半水碳酸鈣由直徑約為200nm、長度約為5μm的針狀晶體組成，其紅外、拉曼光譜以及高分辨X射線粉末衍射圖譜與目前所有已知的碳酸鈣物相均不相同。其中最突出的特點是CO3基團的對稱振動模式所對應(yīng)的拉曼峰在1102cm-1，顯著高于其他碳酸鈣物相。 _U`_;=(  
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揭開面紗 新型碳酸鈣由此得來 9e|]H+y  
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通過對半水碳酸鈣的形成和轉(zhuǎn)化過程進行系統(tǒng)性研究，研究人員發(fā)現(xiàn)半水碳酸鈣是以約含1個水分子的ACC為前驅(qū)體，在特定的鎂離子濃度條件下失水結(jié)晶轉(zhuǎn)化形成。 ^SouA[  
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研究人員利用自動電位滴定儀，實時監(jiān)測溶液內(nèi)的化學(xué)變化，觀測離子濃度和pH值，捕捉反應(yīng)的中間狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)半水碳酸鈣的形成條件具有一定的特殊性。室溫條件下，ACC作為反應(yīng)前驅(qū)體，溶液中鎂離子與鈣離子的摩爾比需達到4~6，且pH值約為11。 m pWmExQ  
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