Карбонат кальция CaCO3 является одним из самых распространенных минералов в природе, широко встречается в качестве биоминералов. Карбонат кальция долгое время широко применяется в фармации в качестве вспомогательного и активного вещества.
Кристаллизация и осаждение минералов карбоната кальция являются предметом интенсивных исследований ввиду существования его полиморфных и морфологических разновидностей в геологических и биологических системах, а также благодаря его применению как в промышленных областях, в частности при производстве пластмасс, каучуков, производства бумаги, так и для создания биомедицинских имплантатов и систем доставки лекарств [1–5].
Карбонат кальция также интенсивно изучается с целью выяснения того, как полиморфизм кристаллов и структурные особенности можно контролировать органическими и неорганическими добавками [6–8]. Последнее имеет существенное значение при использовании карбоната кальция в медицине и фармации, поэтому актуальным представляется изучение полиморфизма карбоната кальция.
Как известно, полиморфными модификациями карбоната кальция являются кальцит, арагонит и фатерит (табл. 1). Несмотря на одинаковый химический состав (CaCO3), эти полиморфные модификации имеют различные кристаллические решетки, поэтому и свойства минералов различаются. Кроме безводных фаз, известны менее стабильные гидратированные полиморфные формы: моногидрокальцит CaCO3⋅H2O, икаит CaCO3⋅6H2O, а также аморфная форма с непостоянным содержанием воды (табл. 1).
Кальцит
Геологи считают кальцит «вездесущим минералом» — минералом, который встречается повсюду. Кальцит является основным компонентом известняка и мрамора. Свойства кальцита делают его одним из наиболее широко используемых минералов.
Кальцит кристаллизуется в пространственной группе R-3c гексагональной сингонии. Структура кальцита состоит из чередующихся вдоль оси с слоев карбонат-анионов и шестикоординированных катионов Са2+ (рис. 1). Атомы углерода CO32– группы и катионы Са2+ находятся на оси 6 порядка.