Kalsiyum sülfat - Calcium sulfate

Kalsiyum sülfat
Kalsiyum sülfat susuz
Kalsiyum sülfat hemihidrat
İsimler
Diğer isimler
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
chebi
CHEMBL
Kimyasal Örümcek
İlaç Bankası
ECHA Bilgi Kartı 100.029.000 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
AT Numarası
E numarası E516 (asitlik düzenleyiciler, ...)
7487
fıçı
RTECS numarası
ÜNİİ
  • InChI=1S/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 KontrolY
    Anahtar: OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L KontrolY
  • InChI=1/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2
    Anahtar: OSGAYBCDTDRGGQ-NUQVWONBAU
  • [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O
Özellikler
CaSO 4
Molar kütle 136.14 g/mol (susuz)
145.15 g/mol (hemihidrat)
172.172 g/mol (dihidrat)
Dış görünüş beyaz katı
Koku kokusuz
Yoğunluk 2.96 g / cm ' 3 (susuz)
2.32 g / cm' 3 (dihidrat)
Erime noktası 1.460 °C (2.660 °F; 1.730 K) (susuz)
25 °C'de 0,26 g/100ml (dihidrat)
4,93 × 10 -5 mol 2 L -2 (susuz)
3,14 × 10 -5 (dihidrat)
Gliserol içinde çözünürlük az çözünür (dihidrat)
Asit (s K a ) 10,4 (susuz)
7,3 (dihidrat)
-49,7 · 10 -6 cm 3 / mol
Yapı
ortorombik
Termokimya
Std molar
entropi ( S o 298 )
107 J·mol -1 ·K -1
Std
oluşum entalpisi (Δ f H ⦵ 298 )
-1433 kJ/mol
Tehlikeler
Güvenlik Bilgi Formu Bakınız: veri sayfası
ICSC 1589
NFPA 704 (ateş elması)
1
0
0
Alevlenme noktası Yanıcı değil
NIOSH (ABD sağlığa maruz kalma sınırları):
PEL (İzin Verilebilir )
 TWA 15 mg/m 3 (toplam) TWA 5 mg/m 3 (solunum) [sadece susuz form için]
REL (Önerilen)
 TWA 10 mg/m 3 (toplam) TWA 5 mg/m 3 (solunum) [yalnızca susuz]
IDLH (Acil tehlike)
 ND
Bağıntılı bileşikler
Diğer katyonlar
Magnezyum sülfat
Stronsiyum sülfat
Baryum sülfat
İlgili kurutucular
Kalsiyum klorür
Magnezyum sülfat
Bağıntılı bileşikler
 Paris Alçı Alçısı
Ek veri sayfası
Kırılma indisi ( n ),
Dielektrik sabiti (ε r ), vb.
termodinamik
veriler
 Faz davranışı
katı-sıvı-gaz
UV , IR , NMR , MS
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Kalsiyum sülfat (ya da kalsiyum sülfat ) Formül CaSO inorganik bileşik 4 ve ilgili hidratları . γ- anhidrit formunda ( susuz form), kurutucu olarak kullanılır . Belirli bir hidrat daha çok Paris alçısı olarak bilinir ve bir diğeri doğal olarak mineral alçıtaşı olarak oluşur . Endüstride birçok kullanım alanı vardır. Tüm formlar suda az çözünür olan beyaz katılardır. Kalsiyum sülfat suda kalıcı sertliğe neden olur.

Hidrasyon durumları ve kristalografik yapılar

Bileşik, farklı kristalografik yapılara ve doğadaki farklı minerallere karşılık gelen üç hidrasyon seviyesinde bulunur:

  • CaSO 4 ( anhidrit ): susuz durum.
  • CaSO 4 · 2 H 2 O ( alçıtaşı ve selenit (mineral) ): dihidrat.
  • CaSO 4 · 1 ⁄ 2 H 2 O ( bassanit ): Paris alçısı olarak da bilinen hemihidrat . Spesifik hemihidratlar bazen ayırt edilir: a-hemihidrat ve β-hemihidrat.

kullanır

Kalsiyum sülfatın ana kullanımı, Paris sıva ve sıva üretmektir . Bu uygulamalar, toz haline getirilmiş ve kalsine edilmiş kalsiyum sülfatın hidrasyon üzerine kalıplanabilir bir macun oluşturması ve kristalli kalsiyum sülfat dihidrat olarak sertleşmesi gerçeğinden yararlanır . Kalsiyum sülfatın suda az çözünür olması ve katılaştıktan sonra su ile temas halinde kolayca çözünmemesi de uygundur.

Hidrasyon ve dehidrasyon reaksiyonları

Makul ısıtma ile alçıtaşı , Paris'in bassanit veya alçı denilen kısmen susuz mineraline dönüşür . Bu malzeme CaSO 4 ·( n H 2 O) formülüne sahiptir , burada 0,5 ≤ n ≤ 0,8'dir . 100 ve 150 °C (212–302 °F) arasındaki sıcaklıklar, yapısındaki suyu uzaklaştırmak için gereklidir. Sıcaklık ve zamanın ayrıntıları ortam nemine bağlıdır. Endüstriyel kalsinasyonda 170 °C (338 °F) kadar yüksek sıcaklıklar kullanılır, ancak bu sıcaklıklarda γ-anhidrit oluşmaya başlar. Bu sırada alçıya verilen ısı enerjisi (hidrasyon ısısı), su bitene kadar yavaşça yükselen mineralin sıcaklığını arttırmak yerine suyu (su buharı olarak) uzaklaştırma eğilimindedir, daha sonra daha hızlı artar. . Kısmi dehidrasyon denklemi:

CaSO 4 · 2 H 2 O → CaSO 4 · 1/2H 2 O + 1+1/2H 2 O↑

Endotermik bu reaksiyonun özelliği ifası ile ilgili olan alçıpan konut ve diğer yapılara yangın direnci kazandıran. Ateşe, alçıpan tabakası arkasındaki yapı zarar olur ve böylece (ya da esas olarak geciktirici), alçıdan nisbeten soğuk olan su kaybolur olarak kalır çerçeve (aracılığıyla yanma ve ahşap parçasına veya kuvvet kaybı çelik , yüksek sıcaklıklarda) ve bunun sonucunda yapısal çöküş. Ancak daha yüksek sıcaklıklarda, kalsiyum sülfat oksijeni serbest bırakır ve oksitleyici bir madde olarak işlev görür . Bu özellik alüminotermide kullanılır . Rehidre edildiğinde basitçe sıvı veya yarı sıvı macunlar oluşturan veya toz halinde kalan çoğu mineralin aksine, kalsine alçı olağandışı bir özelliğe sahiptir: normal (ortam) sıcaklıklarda su ile karıştırıldığında, kimyasal olarak hızlı bir şekilde tercih edilen dihidrat formuna döner, sert ve nispeten güçlü bir alçı kristal kafes oluşturmak için fiziksel olarak "ayarlanırken":

CaSO 4 ·1/2H 2 O + 1+1/2H 2 O → CaSO 4 · 2 H 2 O

Bu reaksiyon ekzotermiktir ve alçının levhalar ( alçıpan için ), çubuklar (karatahta tebeşiri için) ve kalıplar (kırık kemikleri hareketsiz hale getirmek veya metal döküm için) dahil olmak üzere çeşitli şekillerde dökülebilme kolaylığından sorumludur . Polimerlerle karıştırılarak kemik onarım çimentosu olarak kullanılmıştır. Doğrudan dökme topraktan güçlü yapılar oluşturmak için toprağa az miktarda kalsine alçı eklenir , kerpiç için bir alternatiftir (ıslandığında gücünü kaybeder). Dehidrasyon koşulları, hemihidratın gözenekliliğini ayarlamak için değiştirilebilir, bu da a- ve β-hemihidratlar (kimyasal olarak aşağı yukarı aynı olan) ile sonuçlanır.

180 °C'ye (356 °F) ısıtıldığında, γ-anhidrit (CaSO 4 · n H 2 O, burada n = 0 ila 0.05) olarak adlandırılan neredeyse susuz form üretilir. γ-Anhidrit, bazı ticari kurutucularda kullanılan bir özellik olan dihidrat durumuna geri dönmek için suyla yavaşça reaksiyona girer . 250 °C'nin üzerinde ısıtıldığında, β-anhidrit veya "doğal" anhidrit adı verilen tamamen susuz form oluşur. Doğal anhidrit, çok ince öğütülmediği sürece jeolojik zaman ölçeklerinde bile su ile reaksiyona girmez.

Hemihidrat ve y-anhidritin değişken bileşimi ve bunların kolay dönüşümleri, değişken miktarlarda su veya metanol gibi diğer küçük molekülleri barındırabilen "kanallar" içeren neredeyse aynı kristal yapılarından kaynaklanmaktadır .

Gıda endüstrisi

Kalsiyum sülfat hidratları tofu gibi ürünlerde pıhtılaştırıcı olarak kullanılır .

İçin FDA , bu Peynir ve İlgili Peynir Ürünlerinde izin verilir; Tahıl Unları; Unlu Mamüller; Dondurulmuş Tatlılar; Jöle ve Konserveler için Yapay Tatlandırıcılar; Baharatlı Sebzeler; ve Çeşni Domates ve bazı şekerler.

Bu bilinen E numarası olarak seri E516 ve BM'nin FAO bir sıkılaştırıcı ajan, un işlem maddesi, bir iyon tutucu ve bir kabartıcı olarak bilir.

diş hekimliği

Kalsiyum sülfat diş hekimliğinde uzun bir kullanım geçmişine sahiptir. Kemik rejenerasyonunda greft materyali ve greft bağlayıcı/uzatıcı olarak ve kılavuzlu doku rejenerasyonunda bariyer olarak kullanılmıştır. Alışılmadık derecede biyouyumlu bir malzemedir ve implantasyondan sonra tamamen emilir. Önemli bir konak yanıtı uyandırmaz ve implantasyon alanında kalsiyumdan zengin bir ortam yaratır.

Diğer kullanımlar

Drierit

Susuz halde Drierite adı altında bir renk belirteç maddesi ile bir kurutucu olarak satıldığında, nem göstergesi olarak işlev gören kobalt(II) klorür ile emprenye edilmesi nedeniyle mavi (susuz) veya pembe (hidratlı) görünür .

1970'lere kadar, Whitehaven'da ( Cumbria , İngiltere) susuz kalsiyum sülfattan ticari miktarlarda sülfürik asit üretildi . Şeyl veya marn ile karıştırıldıktan ve kavrulduktan sonra sülfat , sülfürik asit üretiminde bir öncü olan kükürt trioksit gazını serbest bırakır , reaksiyon ayrıca çimento klinker üretiminde gerekli bir mineral faz olan kalsiyum silikat üretir .

CaSO 4 + SiO 2 → CaSiO 3 + SO 3

Üretim ve oluşum

Kalsiyum sülfatın ana kaynakları doğal olarak oluşan alçıtaşı ve anhidrittir ve bunlar dünyanın birçok yerinde evaporitler olarak bulunur . Bunlar, açık ocak işletmeciliği veya derin madencilik yoluyla çıkarılabilir. Dünya doğal alçı taşı üretimi yılda 127 milyon ton civarındadır.

Doğal kaynaklara ek olarak, bir dizi işlemde yan ürün olarak kalsiyum sülfat üretilir:

Bu çökeltme işlemleri, radyoaktif elementleri kalsiyum sülfat ürününde yoğunlaştırma eğilimindedir. Fosfat cevherleri doğal olarak uranyum ve radyum-226 , kurşun-210 ve polonyum-210 gibi bozunma ürünlerini içerdiğinden, bu sorun özellikle fosfat yan ürünüyle ilgilidir .

Kalsiyum sülfat ayrıca endüstriyel ısı eşanjörlerindeki tortu birikintilerinin yaygın bir bileşenidir , çünkü çözünürlüğü artan sıcaklıkla azalır (geriye dönük çözünürlükle ilgili özel bölüme bakın).

geriye dönük çözünürlük

Kalsiyum sülfatın farklı kristal fazlarının suda çözünmesi ekzotermiktir ve ısı yayar ( Entalpide azalma : ΔH < 0). Hemen sonuç olarak, devam etmek için, çözünme reaksiyonunun bir reaksiyon ürünü olarak kabul edilebilecek bu ısıyı tahliye etmesi gerekir. Sistem soğutulursa, çözünme dengesi Le Chatelier ilkesine göre sağa doğru gelişecek ve kalsiyum sülfat daha kolay çözülecektir. Böylece, sıcaklık azaldıkça kalsiyum sülfatın çözünürlüğü artar ve bunun tersi de geçerlidir. Sistemin sıcaklığı yükseltilirse reaksiyon ısısı dağılamaz ve denge Le Chatelier ilkesine göre sola doğru geriler. Kalsiyum sülfatın çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır. Bu sezgisel olmayan çözünürlük davranışına geriye dönük çözünürlük denir. Çözünme reaksiyonu endotermik olan (yani reaksiyon ısı tüketen: Entalpi artışı : ΔH > 0) ve çözünürlüğü sıcaklıkla artan tuzların çoğundan daha az yaygındır . Diğer bir kalsiyum bileşiği, kalsiyum hidroksit (Ca(OH) 2 , portlandit ) de aynı termodinamik nedenden dolayı geriye dönük bir çözünürlük sergiler: çünkü onun çözünme reaksiyonu da ekzotermiktir ve ısı yayar. Bu nedenle, suda maksimum miktarda kalsiyum sülfat veya kalsiyum hidroksit çözmek için çözeltinin sıcaklığını artırmak yerine donma noktasına yakın bir yere kadar soğutmak gerekir.

Saf su içinde kalsiyum sülfatın (3 faz) çözünürlüğünün sıcaklığa bağlılığı.

Kalsiyum sülfat retrograd çözünürlüğünün ısıtma sistemleri sıcak bölge ve oluşmasına katkısı için çökeltme sorumludur ölçekli olarak kazan çökelmesi ile birlikte , kalsiyum karbonat olan çözünürlüğü de azalır CO 2 , sıcak su ya da teneke kutudan gazı giderildi sistemden kaçış.

Mars gezegeninde

Mars gezegenindeki Opportunity gezgini tarafından 2011'de elde edilen bulgular , yüzeydeki bir damarda bir tür kalsiyum sülfat olduğunu gösteriyor. Görüntüler mineralin alçıtaşı olduğunu gösteriyor .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar