碳酸鈣的化學式為CaCO3，絕大多數(shù)為結晶狀態(tài)，也有少部分為非晶狀態(tài)，或納米狀態(tài)微晶和非晶混合狀態(tài)。

方解石、文石、球霰石

方解石、文石和球霰石是晶體學和礦物學的命名，為CaCO3三種不同的結晶相。文石也稱霰石。球霰石自然界沒有，是近代人工制備的一種結晶CaCO3。方解石是三方晶系，文石是正交晶系，球霰石是六方晶系。三種晶體

圖.方解石晶體結構及菱i面體晶胞關系圖

結構雖然不同。但將三者比較一下，又有十分相近的相關性。文石和球霰石沒有方解石穩(wěn)定。在合適條件下，結構稍作調整，可以產(chǎn)生結構相變，正交晶系文石和六方晶系的球霰石都可以轉變成三方晶系方解石。文石和球霰石的晶格畸變大，沒有方解石結晶好，多為納米尺寸碳酸鈣結晶。

人工也可以有目的制備出單相文石和球霰石。文石和球霰石似乎更容易固溶少量其它元素替換Ca。人工制備的文石和球霰石晶格畸變大，比表面積大，吸附性強，活性大，用作輕工業(yè)制品原材料。

北方某些地方井水，常期煮開水的水壺中易結水垢。發(fā)現(xiàn)這種水垢有的是很純的文石型CaCO3?？赡芎透邷刂蠓猩蓷l件有關，也可能與含多種少量其它金屬離子有關。

珍珠和貝殼珍珠層

這兩類物質是生物礦化物質，成分結構組織相同。二者均由有機物蛋白質與無機物CaCO3結晶復合而成，新生成時CaCO3有文石結構，經(jīng)多年風吹日曬后也轉變成方解石。海邊拾來的老貝殼無一例外的是方解石型CaCO3。養(yǎng)珠人不希望珍珠是文石結構，說影響珍珠品質。

顯微鏡下，珍珠與貝殼的珍珠層顯微形貌，CaCO3結晶好似不規(guī)則”磚塊”，有機物蛋白質像 壘墻“水泥”似的在縫隙中把磚塊粘結在一起。正是這種有機無機層狀復合的顯微組織，而且具有高度擇優(yōu)取向，使珍珠和貝殼珍珠層具有較高硬度。這種疊層組織，使其手感滑潤，又由于方解石晶體具有雙折射和偏光物理性質，與有機物蛋白質薄層復合，使珍珠光彩奪目，珠光閃耀。用其制成貴重的項鏈和手環(huán)。至于珍珠粉就不用珍珠來制備了，用貝殼的珍珠層就很好了。是真品，不是假貨。

鐘乳石、石筍、石柱

石灰?guī)r山洞的鐘乳石，石筍，石柱，彩光一照如入仙境一般，是方解石結晶發(fā)出晶體反光。這種光彩來自粗大晶粒的方解石反射光和散射光。由于單晶的方解石具有雙折射和偏光性質。使混亂取向的粗大晶粒，反射光和散射光必將五彩繽紛，猶如仙境一般，形成旅游景觀。這種碳酸鹽溶洞的形成，歷經(jīng)千萬年，前期碳酸鹽被水溶蝕，掏空成溶洞，后期又由于溶于水中碳酸氫鈣隨水緩漫滴落，脫氫后緩慢結晶成不同取向粗大晶粒方解石。大自然為人們創(chuàng)造了一個遊樂“天堂”。

太湖石

又名窟窿石，假山石。原名來自太湖（地區(qū)）。是CaCO3的方解石型礦物。由石灰?guī)r遭到長時間緩慢侵蝕而形成的。與鐘乳石類生成過程相反，以水流作用為主，特定環(huán)境下，將碳酸鈣轉變?yōu)樘妓釟溻}，隨水流而去，形成形狀各異的窟窿或凹陷，產(chǎn)生自然美。作為庭院和公園的假山石。為人們美化環(huán)境。

珊瑚石

珊瑚是一種生活在海洋里體態(tài)玲瓏，色彩高雅的腔腸動物，名為珊瑚蟲。它能分泌出紅白等顏色的碳酸鈣“骨骼”，并相互聚集粘到一起，呈樹枝狀，就是人們喜歡的珊瑚石。人們看到的在市場上出現(xiàn)的，家中擺放的，觀賞的珊瑚石就是這種生物礦石，方解石型CaCO3。不知道初始生成的珊瑚石有沒有文石型結構，而后轉變?yōu)榉浇馐Y晶。也不知道是直接分泌的就是CaCO3結晶，還是后來由分泌物析出結晶的。

石林

石林是巖溶學專用名詞。是碳酸巖的巖溶地貌中風光美麗，具有觀賞價值的劍狀、柱狀等裸露型地貌。這種地貌國際上稱為喀斯特地貌。來源于地名。是億萬年前海陸變遷，形成碳酸鹽沉積物，主要成分是CaCO3，在水、風、地殼運動等大自然作用下，呈現(xiàn)區(qū)域選擇性溶蝕，形成峰林型溶巖地貌，恰似石林，如放大的大型盆景，風光無限。

雞蛋外殼

這是一種擺不上臺面的復合材料。但它的生成過程和結構狀態(tài)值得人們思考。雞蛋硬殼也是生物礦化形成，有機物與無機物CaCO3復合材料。不同的是雞蛋硬殼的CaCO3生下來就是方解石結構。與珍珠和貝殼珍珠層相比，方解石型晶體晶粒取向混亂，形成多孔網(wǎng)狀結構，孔隙由蛋白質填充。從X射線粉末衍射圖上看，方解石型CaCO3結晶非常好，晶粒尺寸在微米量級，晶格畸變也比較小。很難區(qū)別是石灰?guī)r還是雞蛋皮。按一個雞一天生一個蛋，一個蛋的硬殼3g算，這雞的本領也夠大的。就算飼料提供充分，在接近24小時把無機物CaCO3生成並析出，結晶成這么好的方解石，也是令人驚奇的?？赡茈u的呼吸，吸氧是必要的，呼出二氧化碳可以大大減少，甚至不必了，去與鈣離子結合，造雞蛋殼吧？

與珍珠和貝殼珍珠層比較，由于結構狀態(tài)不同，顯微組織不同，雞蛋硬殼完全沒有珍珠及貝殼珍珠層的光彩奪目的物理性質。

石灰?guī)r

石灰?guī)r也稱石灰石，可以看成是CaCO3礦物“大路貨”，在地球上蘊藏量很豐富。依礦物形成說，是碳酸鹽的變質巖。三方晶系的方解石結構。名字與它最早用作燒制生石灰有關。人們最早最多接觸的是這種天然礦物石灰?guī)r?？梢哉f是對人類社會進步發(fā)展有重大作用的礦物。原石可用作建筑石材，高溫燒制，脫掉二氧化碳，可以生成生石灰，即CaO，也是燒制水泥的一種重要原材料。

大理石

大理石因早期在大理（地區(qū)）發(fā)現(xiàn)並利用而得名。大理石純白的石材又稱為漢白玉。是致密型細晶粒的方解石型碳酸鈣，帶黑色條紋的大理石，剖面形成一幅天然的水墨山水畫，條紋可能是非鈣雜質元素聚集進入引起的顏色變化。后來把具有同樣材質同樣相貌的這種石材也都統(tǒng)稱為大理石?？芍瞥墒逅剿?，漢白玉欄桿，形神如畫的雕像。

白堊粉

“白堊”是地名。由于在此地有考古發(fā)現(xiàn)，又作為白堊紀，是年代名。

先說白堊土。白堊土又稱白土子。是一種含鈣很高的多種海洋浮游生物，如多胚孔，球藻等沉積物形成的沉積巖，類似于含Si高的硅藻土的形成。經(jīng)幾百萬年沉積，逐漸粘結成松軟的石灰?guī)r，主要成為分CaCO3，還有部分硅酸鹽雜質。經(jīng)過地殼變遷，呈現(xiàn)在陸地上。其結構狀態(tài)主要是非晶態(tài)CaCO3，也含有部分微納尺寸方解石結晶。經(jīng)加工可提取制得非晶狀態(tài)CaCO3，稱為白堊粉。用來制作粉筆、油灰、藥品、紙張、牙膏和火藥等。

人工制備CaCO3

將石灰?guī)r破粹再研磨制備成細粉CaCO3，晶粒仍然棱角顯明，比表面積小，活性低，不能滿足輕工業(yè)對材料要求。當前為了滿足工業(yè)應用需求，人工制備CaCO3微粉?；瘜W反應結合物理過程，多種流程制備不同結構狀態(tài)（結晶與非晶），不同晶粒尺寸，不同形貌的CaCO3。有方解石，多數(shù)為文石，球霰石的微納（微米或納米級尺寸）材料和非晶態(tài)。制備方法採用水溶劑法及熱溶劑法制備路線。這類方法有一個共同特點，將化學反應與晶體生成同步實現(xiàn)。反應是化學過程，成核生長是物理過程，實時進行?；瘜W反應生成CaCO3分子，物理過程使生成的分子即時結晶。利用有機物或無機物參與反應過程、通過誘導、促進、干擾、分散甚至通過前驅等作用，影響化學反應和晶體成核生長關系，制備出多種多樣令人驚奇的顯微形貌結晶，晶粒尺寸小，比表面積大，活性大，吸附性強的CaCO3材料，滿足各種應用要求。

可用于醫(yī)藥、食品、塑料、造紙及日用輕工業(yè)產(chǎn)品等的一種原材料。

冰洲石

是自然界最純的CaCO3晶體（CaO＝56.03%，CO2＝43.97%），方解石型單晶。外形和方解石結構對稱性一致。好的冰洲石是旡色透明的。首次發(fā)現(xiàn)于冰島，取名冰洲石。也應該由于它的相貌似冰，無色透明，稱為冰洲石。由于冰洲石折射率極高，具有雙折射和偏光性能，常用于制造偏光棱鏡和偏光片。

自然界冰洲石生長是在合適環(huán)境下，于石灰?guī)r狹縫可以重結晶，生長出冰洲石。本文作者曾在校內石榴園一塊太湖石狹縫中發(fā)現(xiàn)3一4塊不太好的方解石單晶（有微裂紋）一一冰洲石。大小約10×10×2mm。對該單晶作了X射線衍射鑒定。確實是方解石單晶冰洲石。事情雖小且偶然，然而展現(xiàn)了自然界冰洲石生長過程。石灰?guī)r經(jīng)緩慢水溶，生成碳酸氫鈣（Ca（HCO3）2），再在合適空間合適環(huán)境下脫掉氫重結晶，又經(jīng)過成核長大緩慢生長，形成單晶一一冰洲石。