Effect of Aspartic Acid and Lysine on Polymorphism of Calcium Carbonate Crystal Formed by Gas-Liquid Reaction

Crystallization of calcium carbonate were performed by adding aspartic acid and lysine into $CaCl_2$ solution for understanding biomineralization in gas-liquid reaction of $NH_4HCO_3$ and $CaCl_2$. Proportion between calcite and vaterite of calcium carbonate crystals was identified by changing conditions such as reaction time, addition amount of aspartic acid, lysine, $CaCl_2$, and $NH_4HCO_3$. FT-IR(Fourier Transform Infrared spectroscopy) instrument was used to perform analysis of vaterite ratio. Under the condition of $NH_4HCO_3$ 10 g and no additive, an increase of vaterite crystal changed to a decrease around 0.15 M $CaCl_2$. Then it largely increased at 0.25 M $CaCl_2$, after vaterite proportion was rising again at 0.20 M $CaCl_2$. In contrast to that, vaterite crystal continuously decreased to 0.2 M $CaCl_2$, and increased from 0.25 M $CaCl_2$ with 20 g $NH_4HCO_3$. Vaterite crystals were observed to be a maximum after 2days with lysine addition, but $CaCO_3$ vaterite crystals showed minimum with aspartic acid.

기액반응에서 형성된 탄산칼슘 결정의 다형성에 미치는 Aspartic acid와 Lysine의 영향

탄산칼슘의 Biomineralization 반응을 수행하기 위해 aspartic acid와 lysine을 $CaCl_2$ 용액에 첨가하여 기-액 반응으로 염화칼슘과 $NH_4HCO_3$을 사용하여 탄산칼슘 결정화 실험을 하였다. 결정화 반응시간, aspartic acid와 lysine의 첨가양, $CaCl_2$의 양, $NH_4HCO_3$의 양을 변경하여 탄산칼슘 결정의 다형체인 calcite와 vaterite의 비를 조사하였다. 결정 분석을 수행하기 위해 FT-IR spectrometer(model IR Prestige-21, Shimadzu, Kyoto, Japan) 장치를 사용하였고 FT-IR 스펙트럼으로 calcite와 vaterite 결정을 확인하였다. $CaCl_2$의 양을 변경하였을 때, $NH_4HCO_3$ 10 g에서 0.15 M의 $CaCl_2$ 농도 전후에서 vaterite 결정의 증가가 감소로 변하다가 0.20M에서는 다시 증가하여 0.25 M에서 가장 많은 vaterite 결정이 관찰되었다. $NH_4HCO_3$ 20 g에서는 0.10 M의 $CaCl_2$를 전환점으로 하여 vaterite 결정이 증가에서 감소추세를 보이다가 0.25M에서 다시 증가하는 것으로 나타났다. 첨가제로 lysine을 이용하였을 때는 반응시간이 2일을 기점으로 vaterite양의 증가가 감소로 변하였고 aspartic acid를 첨가하였을 때는 반대의 경향을 보였다.