Сульфат кальция

CaSO₄

Сульфат кальция — неорганическое соединение, соль кальция и серной кислоты.

Видеофрагмент: «Получение сульфата кальция»

Получение: к раствору серной кислоты приливаем раствор нитрата кальция.

Внешний вид: мутный раствор со взвесью белого цвета.

Физические свойства

Сульфат кальция существует в нескольких формах, наиболее распространённые из которых:

Ангидрит (безводный сульфат кальция, CaSO₄).

Гипс (дигидрат сульфата кальция, CaSO₄·2H₂О).

Ангидрит

Ангидрит представляет собой белый или бесцветный кристаллический порошок.

Ангидрит плавится при температуре 1460 °C. Ангидрит плохо растворим в воде. При комнатной температуре (20 °C) его растворимость составляет примерно 0,21 г на 100 г воды.

Растворимость: увеличивается при повышении температуры. Плотность ангидрита составляет 2,96 г/см³. Ангидрит — хрупкое соединение. Его кристаллы легко разрушаются при механическом воздействии.

Ангидрит устойчив при комнатной температуре, но при нагревании выше 1200 °C может разлагаться с образованием оксида кальция (CaO) и сернистого газа (SO₃). Ангидрит не проявляет магнитных свойств в отсутствие внешнего магнитного поля. Обладает низкой теплопроводностью.

Гипс

Гипс представляет собой белый или бесцветный кристаллический порошок. Гипс не плавится, а теряет воду при нагревании. При температуре 150–200 °C он превращается в полугидрат (CaSO₄·0,5H₂О), известный как алебастр.

Растворимость: плохо растворим в воде. При комнатной температуре (20 °C) его растворимость составляет примерно 0,24 г на 100 г воды. Плотность гипса составляет 2,32 г/см³.

Гипс — мягкое соединение. Его твёрдость по шкале Мооса составляет 2. Устойчив при комнатной температуре, но при нагревании выше 150 °C теряет воду. Обладает низкой теплопроводностью, что делает его полезным в теплоизоляционных материалах.

Химизм получения

1. Взаимодействие кислотных оксидов и оснований

2. Взаимодействие металлов с кислотами-неокислителями

3. Ионный обмен с выделением газа

4. Нейтрализация кислот и оснований

5. Взаимодействие кислотных и основных оксидов

6. Реакция основных оксидов с кислотами

7. Действие кислот на карбиды металлов

8. Окисление маталлов концентрированной серной кислотой

В смеси будет примесь гидросульфида. Запись реакции с гидросульфидом вместо сероводорода равноправна записи выше.

9. Окисление солей азотной кислотой

10. Обжиг сульфидов

11. Растворение белых или цветных сульфидов в кислотах

12. Нейтрализация кислых минеральных солей

13. Действие кислот на гидриды металлов

14. Ионный обмен с выделением летучей кислоты

15. Вытеснение менее сильных металлов из солей

16. Окисление перманганатом в нейтральной среде

Применение

Широко используется в строительной отрасли:

• Гипсокартон: Основной материал для изготовления стеновых панелей, перегородок и потолков. Гипсокартон лёгкий, огнестойкий и легко обрабатывается.
• Штукатурка: Гипсовая штукатурка применяется для выравнивания стен и потолков. Она быстро схватывается, обладает хорошей адгезией и создаёт гладкую поверхность.
• Строительные смеси: Гипс добавляют в цементные смеси для улучшения их свойств, таких как пластичность и время схватывания.
• Декоративные элементы: Гипс используется для создания лепнины, декоративных плиток и других архитектурных элементов.

Гипс применяется в медицине благодаря своей биосовместимости и способности легко формироваться:

• Гипсовые повязки: Используются для фиксации сломанных костей. Гипс быстро затвердевает при контакте с водой, обеспечивая надёжную иммобилизацию.
• Стоматология: Гипс используется для изготовления слепков зубов и моделей челюстей.

Сульфат кальция применяется в сельском хозяйстве для улучшения качества почвы:

• Улучшение структуры почвы: Гипс добавляют в почву для повышения её рыхлости и водопроницаемости.
• Источник кальция и серы: Сульфат кальция является важным источником кальция и серы для растений, что способствует их росту и развитию.
• Снижение засоленности почвы: Гипс помогает вымывать избыток солей из почвы, что особенно полезно в засушливых регионах.

Сульфат кальция используется в пищевой промышленности как добавка:

• Пищевая добавка E516: Применяется как стабилизатор, загуститель и источник кальция в продуктах питания, таких как тофу, хлебобулочные изделия и консервы.
• Производство тофу: Гипс используется как коагулянт для свёртывания соевого молока при производстве тофу.

Сульфат кальция используется в химической промышленности для различных процессов:

• Производство серной кислоты: Ангидрит может использоваться как сырьё для получения серной кислоты.
• Нейтрализация кислот: Сульфат кальция применяется для нейтрализации кислых сточных вод и промышленных отходов.
• Производство других соединений кальция: Используется как исходный материал для получения хлорида кальция, карбоната кальция и других соединений.

Ангидрит (CaSO₄) применяется в металлургии:

• Флюс: Используется для снижения температуры плавления руд и шлаков.
• Очистка металлов: Помогает удалять примеси из расплавленных металлов.

Гипс широко используется в искусстве и ремёслах:

• Скульптура: Гипс применяется для создания скульптур и художественных изделий благодаря своей пластичности и лёгкости обработки.
• Лепка: Используется для изготовления декоративных элементов, масок и других художественных работ.