碳酸氫根離子，在地球的碳循環和生物體內的生化反應中相當重要，它可以調節大氣二氧化碳含量、調節生物體內血液的pH值。科學家一直想深入研究金屬離子如何與碳酸氫根離子之間相互作用。然而，當科學家統計目前已知的金屬碳酸鹽和碳酸氫鹽的晶體結構時，發現了一個奇怪的現象：碳酸氫鹽只能與鈉、鉀等單價金屬形成穩定的化合物，但與鈣、鎂等多價金屬卻無法形成穩定的碳酸氫鹽晶體。以碳酸氫鈣Ca(HCO₃)₂為例，雖然科學家在兩百多年前就推測它應該存在，但所有嘗試分離這個化合物的實驗都失敗了，最後只能得到碳酸鈣。這是因為碳酸氫鈣中的離子之間相互作用太弱，無法形成穩定的晶體。由於科學家一直無法取得碳酸氫鈣等多價金屬碳酸氫鹽的實際樣本，這使得我們無法精確理解這些化合物的結構和性質。

近日，浙江大學的研究團隊成功合成出碳酸氫鈣晶體，並解開了它無法在水中形成的謎團。他們將二氧化碳通入無水乙醇溶液中，並加入氨來控制酸鹼度，成功製備出碳酸氫鈣晶體。透過電子繞射、核磁共振和X射線繞射等技術，研究團隊確認這些晶體確實是碳酸氫鈣，而非碳酸鈣。進一步的結構分析顯示，碳酸氫鈣晶體具有與方解石（碳酸鈣的一種）相同的菱形結構，但內部具有多孔框架。研究團隊透過理論計算發現，碳酸氫鈣晶體本身其實相當穩定，真正的問題出在水的存在。當碳酸氫根離子與鈣離子在水中結合時，水分子會讓碳酸氫根離子發生極化，使得碳酸氫根上的氫原子變得不穩定而容易脫落，導致碳酸氫根轉變成碳酸根，最終只能形成碳酸鈣。研究人員表示，這項研究提供了碳酸氫鈣的晶體結構，為理解金屬與碳酸氫根的交互作用提供了重要見解。