Kalcium-szulfát
| Kalcium-szulfát | |
| |
| IUPAC-név | kalcium-szulfát |
| Más nevek | gipsz |
| Kémiai azonosítók | |
|---|---|
| CAS-szám | 7778-18-9 |
| EINECS-szám | 231-900-3 |
| RTECS szám | WS6920000 |
| Kémiai és fizikai tulajdonságok | |
| Kémiai képlet | CaSO4 |
| Moláris tömeg | 136,14 g/mol |
| Megjelenés | fehér por, rögök |
| Halmazállapot | szilárd |
| Sűrűség | 2,96 g/cm³[1] |
| Olvadáspont | 1460 °C[1] |
| Forráspont | bomlik |
| Oldhatóság (vízben) | 0,205 g/100 ml[1] |
| Kristályszerkezet | |
| Kristályszerkezet | rombos |
| Termokémia | |
| Std. képződési entalpia ΔfH |
−1434,5 kJ/mol |
| Veszélyek | |
| EU osztályozás | Nem veszélyes |
| Lobbanáspont | nem gyúlékony |
| Rokon vegyületek | |
| Azonos kation | a kalcium vegyületei |
| Azonos anion | szulfátok |
| Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. | |
A kalcium-szulfát egy ipari körülmények között és laboratóriumokban is széles körben használt szervetlen vegyület. Száraz állapotban nagy vízmegkötő-képességgel rendelkezik. A természetben előforduló kalcium-szulfát áttetsző, fehéres kristályok alkotta kőzet, kereskedelmi forgalomba kerülve a hozzáadott kobalt-klorid miatt kék vagy rózsaszín színt kap. A kobalt-klorid szerepe, hogy színváltozása jelzi a kalcium-szulfátban található víz mennyiségét. Félvizes állapotában (CaSO4·0,5H2O) égetett gipszként hivatkoznak rá, és gyakran vakolatként használják. Két molekula kristályvizet tartalmazó állapotában gipszet alkot (CaSO4·2H2O). A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Calcii sulfas dihydricus néven hivatalos.
Ipari előállítása
[szerkesztés]Fő forrása a természetben megtalálható gipsz és evaporit. Ezeket vagy külszíni fejtéssel bányásszák, vagy mély bányákból kerülnek felszínre. A Föld gipszkitermelése körülbelül évi 100 millió tonna.
A bányászaton kívül a kalcium-szulfát számos egyéb kémiai eljárás melléktermékeként is keletkezik:
- A kőolajszármazékok, és a cement tisztítása során, amikor a kéntartalmat eltávolítják az anyagot általában finomra őrölt mészkőn vezetik keresztül, így az megköti a kéntartalmat.
- Foszforsav előállítása során (a foszfáttartalmú apatitból), a kalcium-foszfátot kénessavval keverik össze. A kalcium-szulfát kicsapódik az oldatból.
- Hidrogén-fluorid előállítása során a kalcium-fluoridot kénessavval keverik össze. A kalcium-szulfát kicsapódik az oldatból.
- Cink finomításánál a cink-szulfátot mészkővel elegyítik, így a nehézfémek mint például a bárium kicsapódnak. Ez a folyamat radioaktív elemeket halmoz fel a kalcium-szulfátban, évi 200 millió tonna szennyezett kalcium-szulfát keletkezik világszerte.[2]
Az épületek bontásakor a kinyert gipszből ismét kalcium-szulfátot állítanak elő.
Dehidratáció
[szerkesztés]A gipszet 100-150 °C-ra hevítve víztartalmának körülbelül 75%-a távozik. Ipari körülmények között általában 170 °C-ra hevítik fel a gipszet.
A dehidratáció reakcióegyenlete:
- CaSO4·2H2O + hő → CaSO4·½H2O + 1½H2O (gőz)
A dehidratáció 80 °C körül kezdődik, de erősen száraz légtérben akár 50 °C körül is beindulhat. A felhasznált hőmennyiség a gipszet alig melegíti (a reakció endoterm), az energia a víz elpárolgására fordítódik. A víz távozása után a gipsz hőmérséklete gyors emelkedésnek indul.
Emiatt a tulajdonsága miatt a tűz terjedését lassítani képes falakba építik be, mert viszonylag sok idő telik el, míg a fal teljesen átforrósodik.
A kiszárított kalcium-szulfátot vízzel keverve a következő exoterm reakciót kapjuk:
- CaSO4·½H2O + 1½H2O →CaSO4·2H2O
Felhasználási területei
[szerkesztés]A kalcium-szulfátot a következő termékekben, iparágakban használják:
- kréta (iskolai)
- cement
- tűzálló fal
- gipsz (orvosi, építészeti és művészi célokra egyaránt)
- festékadalék
- mezőgazdasági talajjavítás
- talajerősítés (építkezéseknél)
- tofu koagulálószereként
- ásványvizek ásványianyag-tartalmának növelése
- kenyér és tejtermékek esetén a kalcium-tartalom növelése érdekében
- gyógyszeripar
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ a b c William M. Haynes. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, Boca Raton: CRC Press, 4-54. o. (2016). ISBN 978-1-4987-5429-3
- ↑ USGS data: world "refined" phosphate rock production is 140 m t: nearly all this is converted to phosphoric acid: 1.7 t of gypsum is produced per t of apatite.
