1 前言 生物体中的化学反应几乎都是在有机基质参与下进行的。一般说它与水溶液中的化学反应不同，有机基质可以定义为由有机成分组成的局域化表面和界面，是生物系统矿化的媒介，同时也决定了矿物颗粒的空间取向和结构[1,2]。有机基质界面的活性位点从组成、结构、形态三方面决定矿化过程按时序有组织地成核，在每一个成核位置，分子和分子团的相互作用具有多方面的高度互适性。正因为如此，在同类生物同一器官中，生物矿物的结构、形态和分布总能得到精确的重复，生物无机晶体都被设计成和有机大分子相关联的有序序列。这暗示着在生物体系内部一定存在高度严密的晶体成核、生长和空间组织的控制机制[3]。将生物矿化的机理引入到无机材料的合成过程中,模拟生物矿化中无机物在有机物调制下的形成过程,制备性能更为优异，形貌更为精美的无机材料，是近年来材料科学研究的又一大热点。碳酸钙作为工业上最为常见的无机填料，它的应用取决于一系列精确的参数，例如：形貌，粒子尺寸，比表面积，白度，吸油值等等。在这其中，从技术应用的角度来看，对于粒子形貌的控制是至关重要的。已有大量文献报道关于采用仿生的方法合成具有特殊形貌的碳酸钙粒子，如中空球形，多孔中空球形，海绵状，薄膜状，棒状和喇叭状等等。
我们采用负离子配位多面体生长基元模型理论和模板效应来解释L组氨酸体系中进行模拟生物矿化得到不同类型和形貌碳酸钙晶体的实验事实。试图从中心离子配位体相互作用的角度讨论有机基质对生物矿化的模板作用，即在无机有机界面上由静电、结构和立体化学的高度互适性所控制的晶体成核和生长过程作进一步的探讨[1]。 1.1仿生合成
仿生合成
（biomimetic synthesis） ：模仿生物体内的反应和天然物结构进行合成的过程，是创制新农药的重要方法。仿生合成与普通化学合成不同，仿生合成是先模仿，后合成，因而事先对生物体内的反应和天然物结构与活性的关系要有深入的了解。生物体内的反应除极个别外，都是在酶的作用下进行的，但采用化学方法模仿这些反应时，可以在无酶存在下进行，也可以在模拟酶存在下进行。利用仿生合成的方法可以简化合成步骤，提高合成收率;或者可以获得活性更高，或活性相近，但更易于制备的新化合物，如仿生农药和仿生医药。植物、动物、微生物组织中的天然产物，是生物活性物质的丰富源泉。原则上讲，凡具有生物活性的天然产物，都可以成为仿生合成的对象，但在实践上，真正成为仿生合成对象，并取得成功的例子还不多，这是因为它们还需要满足一定的条件(见活性分子设计)。
仿生合成第一个成功的例子是颠茄酮的合成。按照有机化学经典合成方法，以环庚酮为起始原料，颠茄酮的合成需要经过近20步反应
1917年，鲁宾逊(R.Robinson)
提出假说：在植物体内颠茄酮是由活泼的丁二醛、甲胺和丙酮反应得来的，三者以水为溶剂，经过一步反应得到颠茄酮：
这就是一条仿生合成路线。40年代末开始的拟除虫菊酯的合成研究，以植物来源的天然除虫菊酯为模型化合物，通过仿生合成开发出一系列高效、低毒的拟除虫菊酯杀虫剂，同时也为仿生合成开辟了新的研究领域。以后又相继以植物来源的毒扁豆碱为模型化合物开发出氨基甲酸酯系杀虫剂(见氨基甲酸酯杀虫剂)，以动物来源的沙蚕毒为模型化合物开发出沙蚕毒系杀虫剂
(见沙蚕毒杀虫剂)等。1955年，斯托克(G.Stork)等人在前人研究胆固醇生物合成的基础上，提出一个多烯环合的假说：具有全反式结构的多烯化合物，能立体专一地全反式环合成具有“天然构型”的产物，而具有全顺式结构的多烯化合物，则得到“非天然构型”全顺式环合产物。这一重要假说，促进了一系列仿生多烯环合的研究，为甾体等化合物提供了不少全合成路线。1969年，布雷斯洛(R.Breslow)等人，采用环糊精作为模拟酶，实现了茴香醚的选择性氯化，并于1972年提出“仿生化学”这一概念，指出仿生化学是有机化学的一个分支，它试图模仿自然界的反应和酶过程，以作为改进有机合成的一种手段。
1.2组氨酸
组氨酸Histidine英文名LHistidine分子式C6H9N3O2分子量15516结构式如下
[5]
在营养学的范畴里，组氨酸被认为是一种人类必需的氨基酸，主要是儿童。在发育多年之后，人类开始可以自己合成它，在这时便成为非必需氨基酸了。在慢性尿毒症患者的膳食中添加少量的组氨酸，氨基酸结合进入血红蛋白的速度增加，肾原性贫血减轻，所以组氨酸也是尿毒症患者的必需氨酸。 在组氨酸脱羧酶的作用下，组氨酸脱羧形成组胺。组胺具有很强的血管舒张作用，并与多种变态反应及发炎有关。此外，组胺会刺激胃蛋白酶与胃酸。
α-氨基β-咪唑基丙酸，属于碱性氨基酸或杂环氨基酸。由Pa-uli反应即和重氮苯磺酸反应产生红色。有D，D，L-及混旋体（L为拉丁文左的意思,D是拉丁文DEXTRO，右的意思,D,L指的是氨基酸分子结构的手性）存在于珠蛋白内。也是存在肌肉中的一种肌肽成分。L-组氨酸无色片状或针状结晶，无臭，稍有苦味。227℃软化，277℃分解。溶于水。旋光度 -39.4°(c=1.13，水中)。以干面粉，猪、牛血粉，猪毛或蹄甲为原料制取，也可由葡萄糖发酵制得。组氨酸与其他氨基酸相比，除一些常见的化学反应外，由于其右侧链咪唑基与重氮苯磺酸能形成棕红色化合物，即波利(Pauly)反应。由于咪唑基解离常数为6.0，即解离的质子浓度与水的相近，因此组氨酸既可作为质子供体，又可作为质子受体。
另一方面，咪唑基供出质子和接受质子的速度十分快，半寿期小于10-10s，且供出质子和接受质子的速度几乎相等。组氨酸残基在活性蛋白中常为活性中心。组氨酸为半必需氨基酸，可作为药物或生化试剂。对人体来说，组氨酸可由普通的中间代谢产物合，因此一直被认为是非必需氨基酸，但随研究的深入，人们发现幼龄动物和婴儿体内的组氨酸合成量不能满足机体生长需要，即使是成年动物，若不从食物中补充，体内合成的也不能满足需要，所以人们又称之为半必需氨基酸。
组氨酸还是一些医药中间体合成的必备原材料之一,比如蓝铜胜肽ghk-cu.
已经知道，在生物体内的主要代谢途径有通过组氨酸脱氨酶进行脱氨，通过脱羧酶形成组胺以及氨基转移反应。生物合成是从ATP的腺嘌呤部分和磷酸核糖丝磷酸形成咪唑甘油磷酸，进行氨基转换反应。
L-组氨酸是一种半必需氨基酸，对于婴幼儿及动物的成长尤其重要。可作为生化试剂和药剂，还可用于治疗心脏病，贫血，风湿性关节炎等的药物。[1] 组氨酸存在于香蕉，葡萄，肉类，禽畜，牛奶以及奶类制品中。此外，组氨酸也存在于绿色蔬菜中，不过含量较少。
1.3碳酸钙
碳酸钙是一种无机化合物，俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。主要成分：方解石，是一种化合物，化学式是CaCO₃，呈中性，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见物质，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙是重要的建筑材料，工业上用途甚广。碳酸钙是由钙离子和碳酸根离子结合生成的，所以既是钙盐也是碳酸盐
1.3.1生产方法分类
根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。
1.3.2物理性质
白色固体状，无味、无臭。有无定型和结晶型两种形态。结晶型中又可分为斜方晶系和六方晶系，呈柱状或菱形。相对密度2.71。825～896.6℃分解，在约825℃时分解为氧
化钙和二氧化碳。熔点
1339℃，10.7MPa下熔点为1289℃。难溶于水和醇。溶于稀酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液。几乎不溶于水。
1.3.3化学性质
遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。在101.325千帕下加热到900℃时分解为氧化钙和二氧化碳。
在一大气压下将碳酸钙加热到900℃会分解成生石灰和二氧化碳（工业制取CO₂）：
(反应条件为高温)
碳酸钙会和稀盐酸反应，会呈泡腾现象，生成氯化钙、水和二氧化碳（实验室制取CO₂）：
混有CaCO3的水通入过量二氧化碳，会生成碳酸氢钙溶液。碳酸钙和碳酸溶液（雨水）反应，生成碳酸氢钙。往变浑浊的石灰水中通入CO2，沉淀消失。这些现象的原理是：
或
2 实验部分
2.1实验方法
（1）有机基质的预装组：配置10ml浓度为1g/l的L-组氨酸水溶液，充分搅拌，形成有机基质的有序体质。
（2）有机-无机界面的分子识别：在有机基质L-组氨酸的有序体系中，加入10ml的1mol/lCaCl2溶液，充分搅拌30MIN，通过有机-无机界面分子识别，有机质选择性与无机物特定方向的面网相互作用构成空间网格结构，完成自组装过程.
（3）生长机制：将混有L-组氨酸的氯化钙溶液移入滴液漏斗中，在40℃时，搅拌的条件下以每分钟0.5ml的速度滴加到20mlNa2CO3溶液，其浓度也为0.5mol/L。滴加结束后，
在40℃条件下熟化40分钟。在空间网格结构内部，碳酸钙晶体成核和生长。熟化结束后，将白色沉淀从母液中分离出来，得到的产物过滤后，用去离子水反复淋洗，放入80℃烘箱干燥24小时，得到产品。
2.2测试分析方法
2.2.1场发射扫描电子显微镜FESEM
日本JEOL公司JSM6700F高分辨扫描电子显微镜测定样品的形貌和大小，工作电压为50kV。粉末样品先在乙醇中超声分散成悬浮液后滴在硅片上，室温干燥后再进行样品检测
[4]。
X射线衍射
XRD日本SHIMADZU公司SHIMADZUXRD6000型X射线衍射仪，CuK靶，2θ=20°~60°，以4min的扫描速度进行物相分析。
2.3结果与分析
2.3.1 FESEM分析
Fig.5.1为所制得的碳酸钙样品的场发射扫描电镜照片。从照片可以看出，在无L组氨酸存在时，CaCO3结晶倾向于生成热力学最稳定的方解石型晶体，产物为分散性较好的立方状粒子。当添加剂L组氨酸加入，后使得到的碳酸钙粒子呈均匀的针状，其直径约为50--100nm，长径约为1--2μm即长径比约为12：1的针状晶体。由此可见，我们所选用的有机质L-Histidine加入反应体系后，能够在反应过程中有效地控制碳酸钙的成核和生长，进而控制所生成的产品的形貌及大小。这是由于L-Histidine具有强的吸附作用，使生成的碳酸钙分子有选择性地吸附在晶粒上界面能较高的部位，最终形成具有一定形状的碳酸钙粒子[4]。
2.3.2 XRD分析
图为所制得的碳酸钙样品粉末的XRD谱图。由谱图可以发现，所制得的碳酸钙为方解石晶型。对照碳酸钙的衍射谱图中三种晶型的标准X衍射谱线
（JCPDS）卡，可知得到的产物碳酸钙的衍射谱图中，位于2θ29.4°角等于29.4°、39.4°和47.8°处，属于方解石相晶体的特征谱线，分别对应（104)、(113)和(116)晶面其晶面，间距D分别为0304、0.229和0.187nm。由此说明，有机质的加入没有改变晶型。一般认为，当有机质通过分子识别选择性地与晶体某一方向面网相互作用时，会阻塞其生长位置，使晶体在垂直该面网方向上生长速度相对其它方向面网会大大减小或停止生长，从而使该面网相对稳定并体现在最终形态中。但是，有机-无机的这种相互作用不能阻止其它未受影响的面网正常生长，故最后(104)面仍然是方解石的主要晶面。有机质对无机晶体结晶的控制作用常常是各种因素协同作用的结果。另外，分子识别时的协同作用还包括有机质各功能基团的协同作用、识别时有机质结构的改变等[4]。
2.4不同添加量对样品形貌的影响
在不改变其他反应实验条件的情况下，分别将5mg、10mg、20mg的L-组氨酸His晶体加入到20ml浓度为0.5molL的CaCl2溶液中搅拌溶解，将混有组氨酸的CaCl2溶液放入到滴定瓶中，在40℃时，搅拌的条件下（搅拌速度保持在200rpm）以每分钟0.5ml的速度滴加到20mlNa2CO3溶液，其浓度也为0.5mol/L。滴加结束后，在40℃条件下，熟化40分钟。熟化结束后，将白色沉淀从母液中分离出来，得到的产物过滤后，用去离子水反复淋洗，放入80℃烘箱干燥24h，得到产品产品。
当加入5mgL组氨酸His晶体时得到立方状粒子，当加入10mgL组氨酸His晶体时得到针状碳酸钙粒子，当加入20mgL组氨酸His晶体时制得片层状碳酸钙粒子。很明显，有机质L-组氨酸与溶液中的Ca2+相互键合因此对碳酸钙的成核和生长起到了一定的晶形控制作用。
2.5产品的白度
用定期标定过的标准白度板。校正工作白度板将白度仪调整至工作状态，将样品均匀的置于粉末皿，中使试样面超过粉末皿约2cm，用光洁的玻璃板覆盖在试样的表面上，压紧试样，并稍加旋转，移去玻璃板。沿水平方向观察试样表面，应无凹凸不平和斑痕等异常情况。
将试样皿置于仪器台上，测定白度值，读至0.1度，将试样皿在仪器台上旋转90度，测定白度值，读准至0.1度再旋转90度，测定白度值，读准至0.1度。三次读数结果差值不得大于0.4度。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果。平行测定结果的绝对差值不大于0.5度。最终得到产品的白度结果为96.3％ISO。结果表明，本实验制备的产品具有高白度的特点，是一种理想的造纸用白色颜料，具有很强的遮盖性能。
3 小结
在L-组氨酸体系中进行模拟生物矿化得到具有方解石型的针状碳酸钙晶体。可推测L-Histidine影响CaCO3结晶的作用机理：L-Histidine的-OH与Ca2+之间的强烈相互作用，使Ca2+与L-Histidine间隔聚集,这种作用模拟了生物矿化作用中的矿物相的配位环境,反映了无机材料与有机基质之间结构和立体化学互补性的特定要求.因此无机物/有机物间的静电匹配和立体化学互补是L-Histidine作用的本质。同时这种针状的纳米碳酸钙产品由于具有粒径小、吸油值大、白度高等优良的性能，有望成为复写纸、吸油面纸、相纸等高档纸品的填料，在造纸工业中有着广阔的应用前景[4]。
通过这近两周的设计实验，我知道了自己专业知识的匮乏，收获最大的是能够自主独立的通过书籍的查阅和对网络的使用，能够尝试着借鉴并做出整个实验的方案，在这次的实验设计当中对方案设计更加的优化以及合理。在过程中还是有很多的细节和实验的步骤是不合适的。在这一周的实验设计当中对我的理论知识的一些模糊点，通过查阅书籍和资料有了清楚的了解。
4 参考文献
[1]姜鲁华，杜芳林，张志焜，崔作林，纳米碳酸钙的制备及应用进展【J】.中国粉体技术，2002，16，306-312.
[2].Swift D.M.,Large herbivore foraging and ecological hierarchies[J].J Phycol.,1992,28,202.
[3] 肖宇鹏 《以氨基酸为有机质仿生合成碳酸钙BiomimeticSynthesisofCaCO3usingAminoAcidasOrga》2009年6月。
[4]中华人民共和国药典，国家药典委员会编，化学工业出版社，2005年版，二部
[5] 李洁琼 仿生合成与无机合成中生物技术的应用 2012。
1 前言 生物体中的化学反应几乎都是在有机基质参与下进行的。一般说它与水溶液中的化学反应不同，有机基质可以定义为由有机成分组成的局域化表面和界面，是生物系统矿化的媒介，同时也决定了矿物颗粒的空间取向和结构[1,2]。有机基质界面的活性位点从组成、结构、形态三方面决定矿化过程按时序有组织地成核，在每一个成核位置，分子和分子团的相互作用具有多方面的高度互适性。正因为如此，在同类生物同一器官中，生物矿物的结构、形态和分布总能得到精确的重复，生物无机晶体都被设计成和有机大分子相关联的有序序列。这暗示着在生物体系内部一定存在高度严密的晶体成核、生长和空间组织的控制机制[3]。将生物矿化的机理引入到无机材料的合成过程中,模拟生物矿化中无机物在有机物调制下的形成过程,制备性能更为优异，形貌更为精美的无机材料，是近年来材料科学研究的又一大热点。碳酸钙作为工业上最为常见的无机填料，它的应用取决于一系列精确的参数，例如：形貌，粒子尺寸，比表面积，白度，吸油值等等。在这其中，从技术应用的角度来看，对于粒子形貌的控制是至关重要的。已有大量文献报道关于采用仿生的方法合成具有特殊形貌的碳酸钙粒子，如中空球形，多孔中空球形，海绵状，薄膜状，棒状和喇叭状等等。
我们采用负离子配位多面体生长基元模型理论和模板效应来解释L组氨酸体系中进行模拟生物矿化得到不同类型和形貌碳酸钙晶体的实验事实。试图从中心离子配位体相互作用的角度讨论有机基质对生物矿化的模板作用，即在无机有机界面上由静电、结构和立体化学的高度互适性所控制的晶体成核和生长过程作进一步的探讨[1]。 1.1仿生合成
仿生合成
（biomimetic synthesis） ：模仿生物体内的反应和天然物结构进行合成的过程，是创制新农药的重要方法。仿生合成与普通化学合成不同，仿生合成是先模仿，后合成，因而事先对生物体内的反应和天然物结构与活性的关系要有深入的了解。生物体内的反应除极个别外，都是在酶的作用下进行的，但采用化学方法模仿这些反应时，可以在无酶存在下进行，也可以在模拟酶存在下进行。利用仿生合成的方法可以简化合成步骤，提高合成收率;或者可以获得活性更高，或活性相近，但更易于制备的新化合物，如仿生农药和仿生医药。植物、动物、微生物组织中的天然产物，是生物活性物质的丰富源泉。原则上讲，凡具有生物活性的天然产物，都可以成为仿生合成的对象，但在实践上，真正成为仿生合成对象，并取得成功的例子还不多，这是因为它们还需要满足一定的条件(见活性分子设计)。
仿生合成第一个成功的例子是颠茄酮的合成。按照有机化学经典合成方法，以环庚酮为起始原料，颠茄酮的合成需要经过近20步反应
1917年，鲁宾逊(R.Robinson)
提出假说：在植物体内颠茄酮是由活泼的丁二醛、甲胺和丙酮反应得来的，三者以水为溶剂，经过一步反应得到颠茄酮：
这就是一条仿生合成路线。40年代末开始的拟除虫菊酯的合成研究，以植物来源的天然除虫菊酯为模型化合物，通过仿生合成开发出一系列高效、低毒的拟除虫菊酯杀虫剂，同时也为仿生合成开辟了新的研究领域。以后又相继以植物来源的毒扁豆碱为模型化合物开发出氨基甲酸酯系杀虫剂(见氨基甲酸酯杀虫剂)，以动物来源的沙蚕毒为模型化合物开发出沙蚕毒系杀虫剂
(见沙蚕毒杀虫剂)等。1955年，斯托克(G.Stork)等人在前人研究胆固醇生物合成的基础上，提出一个多烯环合的假说：具有全反式结构的多烯化合物，能立体专一地全反式环合成具有“天然构型”的产物，而具有全顺式结构的多烯化合物，则得到“非天然构型”全顺式环合产物。这一重要假说，促进了一系列仿生多烯环合的研究，为甾体等化合物提供了不少全合成路线。1969年，布雷斯洛(R.Breslow)等人，采用环糊精作为模拟酶，实现了茴香醚的选择性氯化，并于1972年提出“仿生化学”这一概念，指出仿生化学是有机化学的一个分支，它试图模仿自然界的反应和酶过程，以作为改进有机合成的一种手段。
1.2组氨酸
组氨酸Histidine英文名LHistidine分子式C6H9N3O2分子量15516结构式如下
[5]
在营养学的范畴里，组氨酸被认为是一种人类必需的氨基酸，主要是儿童。在发育多年之后，人类开始可以自己合成它，在这时便成为非必需氨基酸了。在慢性尿毒症患者的膳食中添加少量的组氨酸，氨基酸结合进入血红蛋白的速度增加，肾原性贫血减轻，所以组氨酸也是尿毒症患者的必需氨酸。 在组氨酸脱羧酶的作用下，组氨酸脱羧形成组胺。组胺具有很强的血管舒张作用，并与多种变态反应及发炎有关。此外，组胺会刺激胃蛋白酶与胃酸。
α-氨基β-咪唑基丙酸，属于碱性氨基酸或杂环氨基酸。由Pa-uli反应即和重氮苯磺酸反应产生红色。有D，D，L-及混旋体（L为拉丁文左的意思,D是拉丁文DEXTRO，右的意思,D,L指的是氨基酸分子结构的手性）存在于珠蛋白内。也是存在肌肉中的一种肌肽成分。L-组氨酸无色片状或针状结晶，无臭，稍有苦味。227℃软化，277℃分解。溶于水。旋光度 -39.4°(c=1.13，水中)。以干面粉，猪、牛血粉，猪毛或蹄甲为原料制取，也可由葡萄糖发酵制得。组氨酸与其他氨基酸相比，除一些常见的化学反应外，由于其右侧链咪唑基与重氮苯磺酸能形成棕红色化合物，即波利(Pauly)反应。由于咪唑基解离常数为6.0，即解离的质子浓度与水的相近，因此组氨酸既可作为质子供体，又可作为质子受体。
另一方面，咪唑基供出质子和接受质子的速度十分快，半寿期小于10-10s，且供出质子和接受质子的速度几乎相等。组氨酸残基在活性蛋白中常为活性中心。组氨酸为半必需氨基酸，可作为药物或生化试剂。对人体来说，组氨酸可由普通的中间代谢产物合，因此一直被认为是非必需氨基酸，但随研究的深入，人们发现幼龄动物和婴儿体内的组氨酸合成量不能满足机体生长需要，即使是成年动物，若不从食物中补充，体内合成的也不能满足需要，所以人们又称之为半必需氨基酸。
组氨酸还是一些医药中间体合成的必备原材料之一,比如蓝铜胜肽ghk-cu.
已经知道，在生物体内的主要代谢途径有通过组氨酸脱氨酶进行脱氨，通过脱羧酶形成组胺以及氨基转移反应。生物合成是从ATP的腺嘌呤部分和磷酸核糖丝磷酸形成咪唑甘油磷酸，进行氨基转换反应。
L-组氨酸是一种半必需氨基酸，对于婴幼儿及动物的成长尤其重要。可作为生化试剂和药剂，还可用于治疗心脏病，贫血，风湿性关节炎等的药物。[1] 组氨酸存在于香蕉，葡萄，肉类，禽畜，牛奶以及奶类制品中。此外，组氨酸也存在于绿色蔬菜中，不过含量较少。
1.3碳酸钙
碳酸钙是一种无机化合物，俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。主要成分：方解石，是一种化合物，化学式是CaCO₃，呈中性，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见物质，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙是重要的建筑材料，工业上用途甚广。碳酸钙是由钙离子和碳酸根离子结合生成的，所以既是钙盐也是碳酸盐
1.3.1生产方法分类
根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。
1.3.2物理性质
白色固体状，无味、无臭。有无定型和结晶型两种形态。结晶型中又可分为斜方晶系和六方晶系，呈柱状或菱形。相对密度2.71。825～896.6℃分解，在约825℃时分解为氧
化钙和二氧化碳。熔点
1339℃，10.7MPa下熔点为1289℃。难溶于水和醇。溶于稀酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液。几乎不溶于水。
1.3.3化学性质
遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。在101.325千帕下加热到900℃时分解为氧化钙和二氧化碳。
在一大气压下将碳酸钙加热到900℃会分解成生石灰和二氧化碳（工业制取CO₂）：
(反应条件为高温)
碳酸钙会和稀盐酸反应，会呈泡腾现象，生成氯化钙、水和二氧化碳（实验室制取CO₂）：
混有CaCO3的水通入过量二氧化碳，会生成碳酸氢钙溶液。碳酸钙和碳酸溶液（雨水）反应，生成碳酸氢钙。往变浑浊的石灰水中通入CO2，沉淀消失。这些现象的原理是：
或
2 实验部分
2.1实验方法
（1）有机基质的预装组：配置10ml浓度为1g/l的L-组氨酸水溶液，充分搅拌，形成有机基质的有序体质。
（2）有机-无机界面的分子识别：在有机基质L-组氨酸的有序体系中，加入10ml的1mol/lCaCl2溶液，充分搅拌30MIN，通过有机-无机界面分子识别，有机质选择性与无机物特定方向的面网相互作用构成空间网格结构，完成自组装过程.
（3）生长机制：将混有L-组氨酸的氯化钙溶液移入滴液漏斗中，在40℃时，搅拌的条件下以每分钟0.5ml的速度滴加到20mlNa2CO3溶液，其浓度也为0.5mol/L。滴加结束后，
在40℃条件下熟化40分钟。在空间网格结构内部，碳酸钙晶体成核和生长。熟化结束后，将白色沉淀从母液中分离出来，得到的产物过滤后，用去离子水反复淋洗，放入80℃烘箱干燥24小时，得到产品。
2.2测试分析方法
2.2.1场发射扫描电子显微镜FESEM
日本JEOL公司JSM6700F高分辨扫描电子显微镜测定样品的形貌和大小，工作电压为50kV。粉末样品先在乙醇中超声分散成悬浮液后滴在硅片上，室温干燥后再进行样品检测
[4]。
X射线衍射
XRD日本SHIMADZU公司SHIMADZUXRD6000型X射线衍射仪，CuK靶，2θ=20°~60°，以4min的扫描速度进行物相分析。
2.3结果与分析
2.3.1 FESEM分析
Fig.5.1为所制得的碳酸钙样品的场发射扫描电镜照片。从照片可以看出，在无L组氨酸存在时，CaCO3结晶倾向于生成热力学最稳定的方解石型晶体，产物为分散性较好的立方状粒子。当添加剂L组氨酸加入，后使得到的碳酸钙粒子呈均匀的针状，其直径约为50--100nm，长径约为1--2μm即长径比约为12：1的针状晶体。由此可见，我们所选用的有机质L-Histidine加入反应体系后，能够在反应过程中有效地控制碳酸钙的成核和生长，进而控制所生成的产品的形貌及大小。这是由于L-Histidine具有强的吸附作用，使生成的碳酸钙分子有选择性地吸附在晶粒上界面能较高的部位，最终形成具有一定形状的碳酸钙粒子[4]。
2.3.2 XRD分析
图为所制得的碳酸钙样品粉末的XRD谱图。由谱图可以发现，所制得的碳酸钙为方解石晶型。对照碳酸钙的衍射谱图中三种晶型的标准X衍射谱线
（JCPDS）卡，可知得到的产物碳酸钙的衍射谱图中，位于2θ29.4°角等于29.4°、39.4°和47.8°处，属于方解石相晶体的特征谱线，分别对应（104)、(113)和(116)晶面其晶面，间距D分别为0304、0.229和0.187nm。由此说明，有机质的加入没有改变晶型。一般认为，当有机质通过分子识别选择性地与晶体某一方向面网相互作用时，会阻塞其生长位置，使晶体在垂直该面网方向上生长速度相对其它方向面网会大大减小或停止生长，从而使该面网相对稳定并体现在最终形态中。但是，有机-无机的这种相互作用不能阻止其它未受影响的面网正常生长，故最后(104)面仍然是方解石的主要晶面。有机质对无机晶体结晶的控制作用常常是各种因素协同作用的结果。另外，分子识别时的协同作用还包括有机质各功能基团的协同作用、识别时有机质结构的改变等[4]。
2.4不同添加量对样品形貌的影响
在不改变其他反应实验条件的情况下，分别将5mg、10mg、20mg的L-组氨酸His晶体加入到20ml浓度为0.5molL的CaCl2溶液中搅拌溶解，将混有组氨酸的CaCl2溶液放入到滴定瓶中，在40℃时，搅拌的条件下（搅拌速度保持在200rpm）以每分钟0.5ml的速度滴加到20mlNa2CO3溶液，其浓度也为0.5mol/L。滴加结束后，在40℃条件下，熟化40分钟。熟化结束后，将白色沉淀从母液中分离出来，得到的产物过滤后，用去离子水反复淋洗，放入80℃烘箱干燥24h，得到产品产品。
当加入5mgL组氨酸His晶体时得到立方状粒子，当加入10mgL组氨酸His晶体时得到针状碳酸钙粒子，当加入20mgL组氨酸His晶体时制得片层状碳酸钙粒子。很明显，有机质L-组氨酸与溶液中的Ca2+相互键合因此对碳酸钙的成核和生长起到了一定的晶形控制作用。
2.5产品的白度
用定期标定过的标准白度板。校正工作白度板将白度仪调整至工作状态，将样品均匀的置于粉末皿，中使试样面超过粉末皿约2cm，用光洁的玻璃板覆盖在试样的表面上，压紧试样，并稍加旋转，移去玻璃板。沿水平方向观察试样表面，应无凹凸不平和斑痕等异常情况。
将试样皿置于仪器台上，测定白度值，读至0.1度，将试样皿在仪器台上旋转90度，测定白度值，读准至0.1度再旋转90度，测定白度值，读准至0.1度。三次读数结果差值不得大于0.4度。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果。平行测定结果的绝对差值不大于0.5度。最终得到产品的白度结果为96.3％ISO。结果表明，本实验制备的产品具有高白度的特点，是一种理想的造纸用白色颜料，具有很强的遮盖性能。
3 小结
在L-组氨酸体系中进行模拟生物矿化得到具有方解石型的针状碳酸钙晶体。可推测L-Histidine影响CaCO3结晶的作用机理：L-Histidine的-OH与Ca2+之间的强烈相互作用，使Ca2+与L-Histidine间隔聚集,这种作用模拟了生物矿化作用中的矿物相的配位环境,反映了无机材料与有机基质之间结构和立体化学互补性的特定要求.因此无机物/有机物间的静电匹配和立体化学互补是L-Histidine作用的本质。同时这种针状的纳米碳酸钙产品由于具有粒径小、吸油值大、白度高等优良的性能，有望成为复写纸、吸油面纸、相纸等高档纸品的填料，在造纸工业中有着广阔的应用前景[4]。
通过这近两周的设计实验，我知道了自己专业知识的匮乏，收获最大的是能够自主独立的通过书籍的查阅和对网络的使用，能够尝试着借鉴并做出整个实验的方案，在这次的实验设计当中对方案设计更加的优化以及合理。在过程中还是有很多的细节和实验的步骤是不合适的。在这一周的实验设计当中对我的理论知识的一些模糊点，通过查阅书籍和资料有了清楚的了解。
4 参考文献
[1]姜鲁华，杜芳林，张志焜，崔作林，纳米碳酸钙的制备及应用进展【J】.中国粉体技术，2002，16，306-312.
[2].Swift D.M.,Large herbivore foraging and ecological hierarchies[J].J Phycol.,1992,28,202.
[3] 肖宇鹏 《以氨基酸为有机质仿生合成碳酸钙BiomimeticSynthesisofCaCO3usingAminoAcidasOrga》2009年6月。
[4]中华人民共和国药典，国家药典委员会编，化学工业出版社，2005年版，二部
[5] 李洁琼 仿生合成与无机合成中生物技术的应用 2012。