Відкрити головне меню

Сульфа́т ка́льцію, ка́льцій сульфа́т — неорганічна сполука, кальцієва сіль ряду сульфатів складу CaSO4. Речовина є білими, гігроскопічними кристалами, малорозчинними у воді. Утворює кристалогідрати складу CaSO4·2H2O та CaSO4·0,5H2O.

Сульфат кальцію
Síran vápenatý.PNG
Calcium sulfate.svg
Назва за IUPAC кальцій сульфат
Ідентифікатори
Номер CAS 7778-18-9
Номер EINECS 231-900-3
KEGG D09201
ChEBI 31346
RTECS WS6920000
SMILES [O-]S(=O)(=O)[O-].[Ca+2][1]
InChI 1S/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2
Номер Гмеліна 7487
Властивості
Молекулярна формула CaSO4
Молярна маса 136,142 г/моль
Зовнішній вигляд білі кристали
Густина 2,96 г/см³
Тпл 1460 °C
Розчинність (вода) 0,205 г/100 г
Структура
Кристалічна структура орторомбічна
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
-342,76 ккал/моль
Ст. ентропія So298 25,50 кал/(моль·K)
Теплоємність, cop 23,82 кал/(моль·K)
Пов'язані речовини
Інші аніони сульфід кальцію
Інші катіони сульфат магнію
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Сульфат кальцію переважно застосовується у виготовленні будівельних матеріалів, зокрема як компонент цементів. Також він використовується як осушувач, кальцієвмісна харчова добавка, добриво.

Зміст

Поширення у природіРедагувати

Основна частина сульфат кальцію, розповсюдженого у природі, перебуває у вигляді двох основних мінералів: як ангідрит (CaSO4) та кристалогідрат сульфату — гіпс (CaSO4·2H2O). Дані мінерали лише зрідка трапляють у чистому вигляді, здебільшого вони мають домішки карбонатів кальцію та магнію, оксиду силіцію, невелики вкраплення глин та деяких розчинних солей.

Окрім розповсюдження у земних надрах, за даними НАСА значні поклади гіпсу були знайдені на Марсі (за допомогою марсоходу «Опортюніті».[2]

Іншим розповсюдженим мінералом, що містить CaSO4, є глауберит Na2SO4·CaSO4. Також сульфат кальцію перебуває у морській воді. Так, у воді із середньою солоністю у 35 концентрація CaSO4 складає 0,00115 г/кг. Наявність його у воді визначає її постійну твердість.

Фізичні властивостіРедагувати

Сульфат кальцію є білими, гігроскопічними кристалами. Зволожений, він утворює дигідрат CaSO4·2H2O, який при невеликому нагріванні переходить у гемігідрат CaSO4·0,5H2O (2CaSO4·H2O) — так званий алебастр.

У воді речовина розчиняється слабко (добуток розчинності 4,93⋅10-5)

Розчинність CaSO4 у воді (у відсотках)
0 °C 10 °C 20 °C 25 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C 80 °C 90 °C 100 °C
0,174 0,191 0,202 0,205 0,208 0,210 0,207 0,201 0,193 0,184 0,173 0,163

ОтриманняРедагувати

Синтетичні методи отримання сульфату кальцію здебільшого базуються на добуванні його як побічного продукту при переробці мінеральної сировини або використанні у синтезі відходів інших виробництв.

Широко розповсюдженими є методи виробництва CaSO4, які використовують сульфуровмісні гази з переробки викопного палива (вугілля, лігніту, нафти). На першій стадії очищений від пилу оксид сірки(IV), впорскується у суспензію вапняку і за нейтрального pH (7—8) утворюється малорозчинний кристалогідрат сульфіту кальцію:

 

Згодом, у підкисленому розчині (pH 5), сульфіт окиснюється атмосферним киснем до сульфату:

 

Від отриманого малорозчинного гіпсу промиванням відокремлюють домішки хлоридів, солей магнію та висушують. Кінцевий технічний продукт має менше 10% вологи.

Іншим поширеним способом отримання сульфату кальцію є переробка флуорапатиту, яка є ключовим етапом у багатостадійному синтезі ортофосфатної кислоти:

 

Кінцевий продукт має вміст вологи близько 20—30%. З однієї тонни вихідного флуорапатиту утворюється близько 1,7 тонн сульфату. За цим методом щороку синтезується 100 млн. тонн сульфату кальцію.

Також сульфат кальцію утворюється при обробці флюориту сульфатною кислотою і добуванні газуватого фтороводню:

 

З однієї тонни флюориту утворюється 1,75 тонн сульфату кальцію.

Хімічні властивостіРедагувати

Сульфат кальцію активно поглинає вологу, утворюючи дигідрат:

 

При невеликому нагріванні дигідрату утворюється гемігідрат, а при температурах, вищих за 163 °C — знову безводний сульфат:

 
 

Він взаємодіє із концентрованою сульфатною кислотою із утворенням кислої солі — гідросульфату кальцію:

 

Сульфат може вступати в реакції обміну за умови, якщо в результаті взаємодії утворюється нерозчинна сполука:

 

CaSO4 може відновлюватися CO або коксом до сульфіду кальцію:

 
 

ЗастосуванняРедагувати

 
Осушувач Drierite (ліворуч — сухий, праворуч — зволожений)

Основною галуззю, яка споживає сульфат кальцію, є будівництво — на виробництво будівельних матеріалів йде близько 90% усього сульфату (переважно у вигляді гідрату — гіпсу), а на виробництво цементу — 50% (сульфат кальцію є важливою добавкою до портландцементу).

Завдяки своїй високій гігроскопічності, сульфат широко використовується як осушувач. Наприклад, для осушування газів використовується трубка, наповнена сульфатом кальцію із кількавідсотковою добавкою хлориду кобальту(II) (суміш є зареєстрованою маркою Drierite). При граничному насиченні оcушувача вологою, він змінить колір із блакитного на рожевий, сигналізуючи про необхідність його заміни.

Сульфат кальцію також застосовується у сільському господарстві: для підживлення ґрунтів і підтримування балансу pH. У харчовій промисловості сульфат використовується як кальцієвмісна добавка, якою збагачують продукти на кшталт пластівців, як поліпшувач, коагулянт у виробництві тофу. Він є відбілювачем для споживчих продуктів: паперу, морозива, зубної пасти тощо.

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. CALCIUM SULFATE
  2. NASA Mars Rover Finds Mineral Vein Deposited by Water. 7.12.2012. Процитовано 6.05.2015.  (англ.)

ДжерелаРедагувати

  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  • Patnaik P. Handbook of Inorganic Chemicals. — McGraw-Hill, 2003. — 1086 p. — ISBN 0-07-049439-8. (англ.)
  • Lancia A., Musmarra D., Prisciandaro M. Calcium Sulfate // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — P. 418-422. — ISBN 978-0-471-48517-9. — DOI:10.1002/0471238961.0301120316052005.a01.pub3. (англ.)
  • Myers Richard L. The 100 Most Important Chemical Compounds. — Westport, CT : Greenwood Press, 2007. — 326 p. — ISBN 978-0-313-33758-1. (англ.)
  • Wirsching F. Calcium Sulfate // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — DOI:10.1002/14356007.a04_555. (англ.)
  • Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Под ред. Р. А. Лидина. — 3-е. — М. : «Химия», 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. (рос.)

ПосиланняРедагувати