无定形碳酸钙

无定形碳酸钙，英文名称Amorphous 钙质 carbonate ，简称 acc ，也有叫非晶钙。无定形 碳酸钙 是一种极不稳定的、没有特定形态的多晶型碳酸钙，是自然界六种碳酸钙中最不稳定和 溶解度 最高的形态。无定形碳酸钙在正常条件下极不稳定，天然存在于 海胆 、珊瑚、 软体动物门 、虾、螃蟹和 有孔虫 等广泛的分类群中。它通常是一 水合物 ， 化学式 为 CaCO3· H2O；然而，它也可以以脱水状态存在，CaCO3·ACC已为科学所知100多年，当时Sturcke Herman发现了 碳酸钙 的 衍射 图案，表现出其无序的性质。 ACC 是通过粒子附着 (CPA) 结晶的一个例子，其中通过添加从多离子 配位化合物 到完全形成的纳米 晶体 的粒子形成晶体。ACC的研究具有多种应用，然而基本属性问题（即 溶度积 、界面力、结构等）缺乏明确的数据，导致ACC成为 化学 、 地质学 、 生物学 、物理学和 材料科学 工程等领域的研究主题。

化学特性

无定形 碳酸钙 是六种碳酸钙中是最不稳定的多晶型碳酸钙。 其余五种多晶型物（稳定性递减）是： 方解石 、 文石 、球 石 、单氢方解石和方解石。当混合 氯化钙 和 碳酸钠 （或 碳酸氢钠 ）的两种 过饱和 溶液时，这些多晶型物将从溶液中沉淀出来，遵循 威廉·奥斯特瓦尔德 稀释定律 ，即最不稳定的多晶型物将首先沉淀。但是，虽然无定形碳酸钙是第一个沉淀的产物，但它会在几秒钟内迅速转变为一种更稳定的多晶型碳酸钙。在纯 CaCO3 溶液中，无定形 碳酸钙 在几秒钟内转变为多晶型结晶碳酸钙。尽管无定形碳酸钙的性质非常不稳定，但一些生物体能够产生稳定的无定形碳酸钙。例如， 美洲 龙虾Homarus americanus在整个年度脱壳周期中身体中保持储存稳定的无定形碳酸钙。对生物体内无定形碳酸钙的研究还表明，这些稳定形式的无定形碳酸钙是水合的，而瞬时形式的则不是。从对 海胆 针刺生长的观察来看，无定形碳酸钙似乎沉积在新矿物生长的位置，然后在那里脱水并转化为 方解石 。

生物体中作用

自然界一些生物体已经开发出通过使用特殊 蛋白质 来稳定无定形碳酸钙的方法。 无定形碳酸钙在这些物种中的功能被推断为用于生物矿化或增强物理特性的材料的储存/运输，但此类推断的有效性尚未确定。众所周知，蚯蚓、一些 甲壳亚门 和一些 腹足纲 会产生非常稳定的无定形碳酸钙。无定形碳酸钙被甲壳类动物广泛使用，以加强外骨骼，并在蜕壳周期 中将 钙储存在胃石中。在这里，利用无定形碳酸钙的好处它 周期性 地需要外骨骼溶解以进行蜕壳。 海胆 及其 美国白灯蛾 在形成针状体时利用无定形碳酸钙的瞬时形式。用于 针状体 的新材料，即水合形式的无定形碳酸钙，被输送并沉积在针状体的外边缘。然后沉积的物质 acc H2O迅速脱水为无定形碳酸钙。脱水后，在24小时内，所有无定形碳酸钙将转化为 方解石 。

合成ACC

合成 ACC 的方法很多，只有少数成功合成稳定的ACC超过几个星期。稳定 ACC 的最佳方法是在镁或磷的存在下形成它。此外，已观察到ACC结晶途径取决于其Mg/Ca比，随着Mg含量的增加，转变为 文石 、Mg-方解石、单氢方解石或 白云石 。

应用和用途

生物利用度 ： 碳酸钙 在世界范围内被用作钙补充剂，然而，众所周知，它的生物利用度非常低，只有大约20%到30%。无定型碳酸钙的生物利用度比结晶碳酸钙高大约40%。自2017年以来，一家来自 以色列 的名为Amorphical Ltd.的公司出口中国一种ACC膳食补充剂。

药物应用：由于能够调节无定形碳酸钙颗粒（以及其他碳酸钙颗粒）的尺寸和形态，它们在药物递送系统中具有巨大的应用。多孔的 acc 显示出能够在其广泛的孔隙系统中稳定难溶性药物分子，并且还可以提高这些药物的药物释放 速率 。

环境修复：通过更好地了解参与元素吸收和释放的环境矿物相的特性，深入了解 地球 材料在营养物质和金属的 生物地球化学循环 中的作用，从而改进环境修复工作。

材料科学 ：改进 纳米材料 的设计和合成，例如改进用于能源应用的 太阳能光伏 、光催化和热电材料或改进 生物医学 粘合。还改进了用于 CO2 捕获、H2储存、排放控制、 生物质 转化、分子分离和 生物燃料 纯化的框架材料开发。