موضوع مقاله: وترایت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # وترایت | مقدمه: Vaterite(واتریت) متعلق به سیستم کریستالی شش ضلعی است، در حالی که کلسیت متعامد و آراگونیت بلوری راست‌لوزی است. | ## بخش 1: وترایت | وترایت، مانند آراگونیت، یک فاز شبه پایدار کربنات کلسیم در شرایط محیطی در سطح کره زمین است. از آنجایی که واتریت نسبت به کلسیت یا آراگونیت پایداری کمتری دارد، حلالیت بالاتری در مقایسه با هر کدام از این مواد دارد. در نتیجه، هنگامی که واتریت در معرض آب قرار می‌گیرد، تبدیل به کلسیت (در دمای پایین) یا آراگونیت (در دمای بالا: ۶۰درجه سانتی گراد) می‌شود. برای مثال در ۳۷ درجه سانتیگراد یک انتقال فازی از واتریت به کلسیت رخ می‌دهد، وقتی که واتریت حل می‌شود و متعاقباً به عنوان کلسیت به کمک فرایند رسیدن استوالد رسوب می‌کند. با این حال، واتریت(vaterite) به‌طور طبیعی درچشمه‌های معدنی، بافت آلی، سنگ‌های صفراوی، سنگ ادراری و گیاهان وجود دارد. در این شرایط، برخی از ناخالصی‌ها (یون فلزی یا مواد آلی) ممکن است واتریت(vaterite) تثبیت کرده و از تبدیل آن به کلسیت یا آراگونیت جلوگیری کند. واتریت را می‌توان به عنوان اولین ذخایر معدنی برای ترمیم صدمات پوسته طبیعی یا تجربی در برخی از نرم تنان با پوسته آراگونیت (مانند گاستروپودها) برشمرد. در سال ۲۰۱۸، واتریت به عنوان یکی از اجزای تشکیل شده روی برگ‌های Saxifraga در باغ گیاه‌شناسی دانشگاه کمبریج شناسایی شد این موضوع را دانشمندان شیمی در دانشگاه کمبریج پی بردند. طبق تحقیقات جدیدی که در سایت ساینس دایرکت منتشر شده است وترایت یک ترکیب ناپایدار است. | ## بخش 2: وترایت | که از غنی سازی مداوم آن همراه با کربن و اکسیژن مقدار کمی گوگرد هم به دست می آید که به دلیل کم بودن گوگرد در ترکیب می توان وترایت را خالص فرض کرد. دیگر پلی آمورف های CaCO3 همانطور که گفته شد CaCO3 دارای سه پلی آمورف طبیعی به نام های آراگونیت و وترایت و کلسیت است که وترایت از دو کانی دیگر ناپایدار تر و مقدار آن در طبیعت کمتر است. عواملی که تعیین می کنند که CaCO3 به چه شکل باشد به شرح زیر است pH، دما و فشار در دمای 25 و ◦C80 شکل غالب کلسیم کربنات واتریت هست، در حالی­که فرم کلسیت در دمای C◦50 بدست می­آید. وقتی که مقدار pH بالاتر از 5/5 باشد، رسوب­ها کریستال­های کلسیت هستند با مورفولوژی و اندازه ذره متفاوت. غلظت یون کربنات و کلسیم نسبت غلظتی کربنات و کلسیم روی سایز ذرات کربنات کلسیم و شکل آن تاثیر گذار است. مواد افزودنی آلی و معدنی این مواد اصلاح کننده بر روی سایز ذرات کریستاله شده­ی کربنات کلسیم تاثیر گذارند.عوامل دیگری از جمله یون­­های فلزی، سورفاکتانت­ها، ویسکوزیته، امواج التراسونیک و … نیز روی آماده­سازی کربنات کلسیم تاثیرگذارند.بازدارنده­هایی نیز وجود دارند که مانع از تشکیل رسوب کربنات کلسیم می­شوند. در حین آماده­سازی کربنات کلسیم باید حضور این عوامل را هم در نظر داشت.از جمله ویژگی­های فیزیکی کربنات کلسیم ثابت یونیزاسیون، حلالیت در آب که عملا در آب نامحلول است که در حضور نمک آمونیوم یا CO2 حلالیت افزایش می­یابد. در کل حلالیت شکل­های هیدراته کربنات کلسیم از فرم­های غیرهیدراته آن مثل کلسیت، آراگونیت و واتریت بیش­تر است. pH انحلال کربنات کلسیم در آب با HCl و NaOH ثابت می­شود.کربنات کلسیم معمولا در شش شکل متفاوت وجود دارد: سه پلی­مورف کریستاله، 1- کلسیت 2- آراگونیت و 3- واتریت با با پایداری کم، دو شکل هیدراته، 4- مونوهیدروکلسیت و 5- ایکایت و 6- کربنات کلسیم آمورف. | ## بخش 3: وترایت | آراگونیت معمولا به شکل منشوری مانند یا سوزنی شکل است و واتریت به شکل پلی کریستال­های کروی است. نقطه ذوب CaCO3 برای آراگونیت C◦825 و ◦C1339.با استفاده از آزمون XRD می­توان تعیین کرد پودر کربنات کلسیم ما شامل کدام یک از فرم­های کریستاله این ترکیب است. آراگونیت در زاویه­ی 3/26= 2ɵ دارای پیکی با این شدت است و واتریت در زاویه­ی 0/27= 2ɵ. فرم مونوهیدراته کلسیت و ایکایت به ترتیب در زاویه­های 0/32= 2ɵ و 5/17= 2ɵ دارای بیش­ترین شدت هستند.روش­های دیگری برای شناسایی نوع شکل کربنات کلسیم و غلظت آن وجود دارد، از جمله روش­های اسپکتروسکوپی شامل UV/VIS برای تعیین غلظت کربنات کلسیم به کار رفته، FTIR برای تعیین نوع گونه­ ی کربنات کلسیم، رامان برای تعیین گونه­ های مختلف شکل کریستاله کربنات کلسیم و H MAS NMR برای آنالیز مولکول آب ترکیب شده. به این تکنیک­ ها می­توان روش­های فلورومتری، روش­های الکتروشیمیایی، کروماتوگرافی و جذب اتمی را نیز اضافه کرد.کلسیت فرم پایدار بدون آب کربنات کلسیم است که با افزایش فشار به سمت تراکم فازها می­رود. آراگونیت فرم نیمه­پایدار کلسیم کربنات است که برای میلیون­ها سال در شرایط خشک در دمای زیر C◦400 باقی می­ماند. واتریت فرم بدون آب و کم ثبات کلسیم کربنات در شرایط محیطی است، که پس از قرار گرفتن در معرض آب به کلسیت یا آراگونیت تبدیل می­شود.CaCO3 انحلال خیلی کمی در آب دارد اما در حالت اشباع شده با CO2 به دلیل تشکیل کلسیم بیکربنات (Ca(HCO3)2) قابل انحلال­تر حلالیت افزایش می­یابد. با وجود این مثل همه­ی کربنات­های فلزی، CaCO3 با محلول­های اسیدی واکنش می­دهد تا گاز CO2 را تولید کند. ساختار واتریت در واقع از حداقل دو ساختار کریستالوگرافی مختلف تشکیل شده است که در داخل یک شبه تک بلور وجود دارند. | ## جمع‌بندی | با این حال، همانطور که توسط کریستی در سال 2017 در بررسی خود پیشنهاد شده است، قابل قبول ترین چند نوع برای توصیف ساختار، یعنی نمونه های 2M و 6H هستند، در واقع "در بیشترین شکل های تقارن خود رخ نمی دهند"، بلکه به ترتیب توسط گروه های فضایی C121 و P3221 توصیف می شوند.