Gips Kategoria VII : siarczany, seleniany, tellurany, chromiany, molibdeniany, wolframiany | |
Gips i siarka (32 × 18 cm ). Sycylia. | |
Generał | |
---|---|
numer CAS | |
Klasa Strunza |
7.CD.40
7 SIARCZANY (SELENIANY, TELLURATY) |
Klasa Dany |
29.6.3.1
Siarczany |
Wzór chemiczny | CaSO 4 2 H 2 O |
Identyfikacja | |
Masa formy | 172,171 ± 0,011 amu H 2,34%, Ca 23,28%, O 55,76%, S 18,62%, |
Kolor | bezbarwny, ale także biały do jasnoszarego, czasem zielonkawo szary, czerwonawy, żółty, miodowo żółty, żółtawy, zielony, pomarańczowy, różowawy, różowawo czerwony, czerwonawy, jasnobrązowy do brązowawego, zabarwienie zwykłe do jasno zabarwionego narastające wraz ze wzrostem koloru. |
Klasa kryształu i grupa kosmiczna | pryzmatyczny; A 2 / a lub I 2 / a |
Kryształowy system | Jednoskośny |
Sieć Bravais | wyśrodkowane A lub I według autorów |
Macle | powszechne na {100}, bliźnięta w kształcie jaskółczego ogona. W 110 lub {101} bliźniak motyl lub grot włóczni. Rzadko {209}. Bliźniaki w kształcie krzyża. |
Łupliwość | doskonały w {010}, netto w {100} i {011} |
Złamać | nieregularne, mikowate, łuszczące się, czasem muszlowe lub włókniste |
Habitus | kryształy dobrze rozwinięte, tabelaryczne lub płaskie, czasem wydłużone ponad metr, soczewkowate, pryzmatyczne, często bliźniacze, skojarzone w rozety lub różowe... ale najczęściej masywne, blaszkowate lub włókniste, w mniej lub bardziej gruboziarnistych skupiskach krystalicznych, mniej lub bardziej w porządku, mniej lub bardziej pościeli |
Skala Mohsa | 1,5-2 (2 z definicji) |
Linia | Biały |
Blask | szklisty do jedwabistego, perłowy do połyskującego, subszklisty do matowego dla odmian zwartych, często perłowy i perłowy na twarzach lub powierzchniach dekoltu, czasem włóknisty dla odmian włóknistych lub po prostu matowy i ziemisty. |
Właściwości optyczne | |
Współczynnik załamania światła | a = 1,519-1,521, b = 1,522-1,523, g = 1,529-1,530 |
Pleochroizm | Nie |
Dwójłomność | dwuosiowy (+); 0,0090-0,100 2V = 58 ° |
Fluorescencja ultrafioletowa | żółty, pomarańczowy, niebieski lub zielony pod długimi promieniami UV; fosforyzująca zielonkawo biała pod UV. Fluorescencja i fosforescencja są bardziej widoczne po podgrzaniu. |
Przezroczystość | przezroczysty do półprzezroczystego, półprzezroczysty do nieprzezroczystego |
Właściwości chemiczne | |
Gęstość | 2,31 - 2,33 |
Temperatura topnienia | Staje się półwodzianem od 125 do 130 ° C ; staje się bezwodny w 163 °C . ° C |
Topliwość | Dość trudne do stopienia. Arkusze są oddzielane podczas kalcynacji i topione, uwalniając wodę. Formacja gipsowa sproszkowana nieprzezroczysta i od 120 ° C , a następnie na ogół anhydryt powyżej 200 ° C . |
Rozpuszczalność | Rozpuszcza się w gorącym HCl, 2,04 g · L -1 w wodzie o temperaturze 20 ° C i 1,8 g · L -1 do 80 ° C . |
Zachowanie chemiczne | elastyczna, ale nieelastyczna, krusząca się wytrzymałość na rozciąganie, bez reakcji na kwasy |
Właściwości fizyczne | |
Magnetyzm | Nie |
Radioaktywność | każdy |
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej. | |
Gips jest minerał składający się z siarczanu dihydratu wapnia , o wzorze chemicznym CaSO 4 · 2H 2 O.
To samo słowo, gips , oznacza również główną skałę ewaporacyjną , składającą się głównie z gipsu mineralnego.
Neutralny grecko-łaciński gips , pożyczone od greckiego γύψος ( gypsos ), wyznacza gipsowy kamień , gips, a nawet kredy i cement w ogóle, ale szczególnie tynk aż do starożytnych Applications, pomnik lub portret w gipsie od czasu Juwenalisa .
Fałszywa etymologia helleńska twierdzi, że rozkłada greckie gupsos na gê (ziemia) i ipson (spalić). Byłaby to zatem „Ziemia (kamień, ziemski żywioł), która praży się w ogniu”. Ale rdzeń tego słowa jest prawdopodobnie semicki, ponieważ znajomość gipsu i sztuka pozyskiwania tynków o różnych właściwościach jest poświadczona w starożytnym Egipcie. Tynki zmieszane z drobnym piaskiem stanowią podstawę zaprawy do budowy piramid i grobowców.
Były francuski wcześnie XIII th century zna warunki GIP , gif lub GIST wyznaczające jak tynk gipsowy. Średniowieczna łacina wpłynęła na pismo cygańskie , poświadczone w 1464 roku przed przepisaniem humanisty, który dał gips po francusku. Angielski zachował uczony gips grecko-łaciński . W języku niemieckim, der Gips lub alzacki dialekt Gips utrzymują to samo pomylenie, co starofrancuski lub angielski, między gipsem (w postaci ugotowanej na mokro lub nie) a minerałem lub skałą początkową. Przymiotnik gips został poświadczony we współczesnym francuskim dopiero w 1560 roku.
W przeszłości tynkarze nazywali naturalny gips lub anhydryt kamieniem księżycowym . Uważali, że przezroczysta odmiana zapewnia mineralny obraz księżyca. Wydaje się, że ta tradycja, zakładająca również wpływ księżyca na powstawanie wielu odmian lub niestabilność termiczną gipsu, jest grecko-rzymska, ponieważ greckie słowo σεληνη (selêné), znane w całym Imperium jako oznaczenie księżyca, było kolejnym nazwa gipsu. Selenit, termin formacji naukowej, wywodzący się ze starożytnego grecko-łacińskiego terminu sēlēnītes (męski) lub sēlēnītis (żeński), kamień księżycowy (lithos) (sēlēna), bezkrytycznie oznacza skały i minerały oparte na siarczanie wapnia, głównie gipsie i anhydrycie na początku XVII th century , dobrze przed specjalizującą się w wysokiej konkretnej postaci krystalicznej.
Gipsowcy lub tynkarze wyraźnie odróżniali kamień gipsowy lub gipsowy od surowego tynku , który dopiero co zdjęto ze stwardniałego i wyschniętego tynku po montażu, żywego tynku lub tynku w celu ożywienia albo drobnego proszku tynku, aby móc go ustawić z martwych tynku , to znaczy proszek gipsowy, uprzednio zwilżoną też bez siły wiązania.
Półwodny siarczan wapnia i dwuwodny, mianowicie tynk gipsowy i odpowiednio anhydrytu są substancje chemiczne precyzyjnie nazwane nomenklatury Lavoisian, przez francuskich chemików pracujących w przemyśle chemicznym zrozumienia gipsu od końca XVIII -tego wieku .
Niejednoznaczność terminu selenit
Nazwy miejsc:
Czysty minerał jest lekki, o gęstości 2,317. Jego krystaliczne powierzchnie mają półprzezroczysty, perłowy lub jedwabiście szklisty wygląd, co można łatwo zaobserwować, gdy bryła gipsowa jest bezbarwna lub lekko zabarwiona. Miękki, drapiący się paznokciem pozostawiający biały ślad, łatwo się rozdwaja i rozpada. Minerał był pierwotnie używany jako standard do określenia stopnia twardości 2 w skali Mohsa .
Gips jest słabo rozpuszczalny w czystej wodzie, tj. maksymalna rozpuszczalność 2,5 g na litr w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia . Rozpuszczalność gipsu na 100 g czystej wody, czyli 0,223 g przy 0 °C (woda zimna) i 0,257 g przy 50 °C . Solubilizacja jest bardziej efektywna w temperaturach od 30 do 40 °C . Przejście w roztworze lub rozpuszczanie jest na ogół niedostrzegalne dla oka. Woda, która solubilizowała się z gipsu, starożytni chemicy nazywali wodą selenitową , lub dawniej „wodą księżycową” w średniowiecznej tradycji tynkarzy. Ta słona woda nie nadaje się do gotowania potraw i namydlenia prania. Niegdyś znienawidzone przez praczki i gospodynie domowe czy kucharki, ale także przez kowali i kamieniarzy , bo gips lub związki z rodziny siarczanów wapnia, anhydrytów, tynki, mirabilit … mniej lub bardziej rozpuszczalne, lub przenoszone przez kurz po wyschnięciu, sprzyjają rdzewienie żelaza, takie jak wcześniejsze wietrzenie kamieni. Rozkład wody selenowej pod wpływem materii organicznej w środowisku beztlenowym jest również szkodliwy, uwalniając gazowy siarkowodór H 2 S.
Gips mineralny nie może charakteryzować się kwaśnym musowaniem. Woda obciążona dwutlenkiem węgla lub lekko kwaśna nie ma wpływu na minerał. Gips jest jednak rozpuszczalny w mocnych kwasach, zwłaszcza w gorącym kwasie solnym. Jest także rozpuszczalny w glicerolu, rozcieńczonych roztworach kwasów, soli amonowych, nadtlenodisiarczanie sodu, a nawet chlorku sodu i/lub chlorku magnezu . Wszystkie te ostatnie rozcieńczone roztwory sprzyjają rozpuszczaniu gipsu. Jest nierozpuszczalny w alkaliach i popularnych rozpuszczalnikach organicznych.
Przezroczysty arkusz gipsu wybiela, a następnie kruszy się po lekkim podgrzaniu. Wpada w proszek po wytworzeniu mokrej mgły. Próba ogrzewania, jeśli jest przeprowadzana w wystarczająco wydłużonej szklanej probówce, pozostawia na dnie probówki jedynie niewielką sypką masę i charakterystyczną mgiełkę, kondensującą się i gromadzącą w małych kropelkach wody na ściankach probówki najbardziej oddalonej od ogrzewania strefa.
Umieszczony w płomieniu gips łamie się, wybiela i złuszcza.
Podgrzany do temperatury od 120 do 130 ° C , ten mineralny korpus rozkłada się na drobny proszek półwodnego siarczanu wapnia, nadal powszechnie nazywany gipsem lub odpowiadający w mineralogii basanitowi .
CaSO 4 .2H 2 Ostały kryształ → CaSO 4. ½H 2 Oproszek lub masa stała mniej lub bardziej sproszkowana + 3 / 2H 2 Opara wodnaW normalnych warunkach ciśnieniowych utrata trzech pół moli powyższej reakcji jest szybka w temperaturze 128 ° C . Jednak utrata dwóch moli wody może zakończyć się w temperaturze 163 °C w następującej reakcji:
CaSO 4. ½H 2 Oproszek lub masa stała → anhydryt CaSO 4 proszek lub masa bezwodna + 1/2 H 2 Opara wodna .W praktyce przedstawione reakcje pozostają orientacyjne. Od 60 °C do 200 °C , przy zmiennej kinetyce, pojawiają się różne metastabilne alotropowe formy półwodzianów, a następnie anhydrytów. Często trzeba je sproszkować, ponieważ większość z nich po uformowaniu nie ma sproszkowanej konsystencji.
Dodajmy pokrótce, że gips, podobnie jak anhydryt , wykorzystywany jest do przemysłowej produkcji gipsu . W wyniku ogrzewania otrzymuje się półwodzian siarczanu, który po zmieleniu tworzy spoiwo, które w kontakcie z wodą ulega ponownemu uwodnieniu do gipsu. Osadzanie tynku można wytłumaczyć filcowaniem wynurzających się igieł gipsowych.
Gips ma właściwości plastyczne charakterystyczne dla minerałów ewaporatów, pod wpływem wysokiego ciśnienia może płynąć i tworzyć podeszwę ślizgową pod wpływem siły ciężkości lub nacisku stycznego. Góry, które spoczywają na gipsowych brzegach, są podatne na ześlizgiwanie się, wylewanie lub zsuwanie przez śliskie śliski .
Gips krystalizuje według bardzo różnych facji, a zatem ma, ze względu na wiele aspektów jego kryształów, niezwykle różnorodne odmiany. Pierwsze pięć odmian, czasem mikrokrystalicznych lub z małymi, zwartymi lub splątanymi kryształami, występuje głównie w skale. Są to głównie odmiany pokroju :
Struktura krystaliczna gipsu wydaje się prosta, z jego elektrycznie obojętnymi arkuszami [Ca (SO 4 )] 0 utrzymywanymi przez cząsteczki wody (H 2 0) 0 . Grupy o S O 4 2- czworościanów , zawierające siarkę w środku i cztery Tetrahedron tlenu w czterech wierzchołkach są niezależne i usytuowane w dwóch równoległych płaszczyznach. Każdy z nich jest połączony jednym ze swoich atomów tlenu z trzema kationami Ca 2+ . Kationy Ca 2+ na jednej trzeciej grubości arkusza znajdują się między trzema grupami SO 4 2 . Są otoczone sześcioma tlenami, oprócz dwóch cząsteczek wody (H 2 0) 0 umieszczonych na płaszczyźnie na zewnątrz arkusza.
Wewnętrzna spójność arkusza jest znacznie większa niż spójność pomiędzy arkuszami, zapewniona jedynie przez słabe wiązania van der Waalsa pomiędzy homologicznymi cząsteczkami wody dwóch sąsiednich arkuszy. Ten ostatni jest jeszcze słabszy, jeśli osadza się tam jon Na + .
Ta jonowa architektura umożliwia wyjaśnienie trzech podziałów gipsu, z których pierwszy zakwalifikowano jako „łatwy i doskonały”, drugi jako „dobry”, a trzeci jako „włóknisty”. Chemicy mogą również zacząć zastanawiać się nad głównym przemysłowym zastosowaniem gipsu, jakim jest produkcja gipsu. Należy zauważyć, że na ogół mikroskopijne rozszczepianie dużych kryształów należących do układu kryształów jednoskośnych , klasy pryzmatycznej, jest łatwe. Ale arkusze wyginają się bez elastyczności charakterystycznej dla miki .
Gips jest przedstawicielem grupy izostrukturalnej, grupy gipsowej:
Forma krystaliczna wywodzi się z ukośnego pryzmatu romboidalnego.
Wyizolowane kryształy mogą mieć kształt blokowy, skośny, graniastosłupowy do tabelarycznego, blaszkowatego, soczewkowego... Bardzo często są bliźniacze. Małe kryształy często gromadzą się w stopach skowronka. Duże kryształy często łączą się w groty włóczni. Niektóre kryształy łączą się w arkusze lub w małe włókniste żyły. Istnieją nawet kryształy tabelaryczne lub soczewkowate, z lekko zakrzywionymi ścianami, ale analiza chemiczna ujawnia zanieczyszczenia NaCl.
Wielkogabarytowe odmiany gipsu nazywane dawniej indywidualnie „selenitem”, poświadczone we współczesnym języku francuskim w 1611 r., osiągają kilka centymetrów, a nawet kilka decymetrów. Często spotyka się je w piaskach lub glinach w pobliżu złóż gipsowych. Dla kolekcjonerów oznacza gips z drobnymi kryształami w przezroczystych, wielokierunkowych lamelach, a nawet gigantyczny kryształowy habitus skupiający najbardziej ogromne kryształy. W tym drugim przypadku, jak w kopalni meksykańskiej Jaskini Mieczy w Naica, przezroczyste „kryształy selenitu” naznaczone pionowymi smugami, wierzchołkową twarzą i perłowym połyskiem, osiągają wielkość męskiej trumny. To techniczne użycie zostało utrzymane pod wpływem anglosaskim, podczas gdy użycie francuskiego słowa zostało ograniczone. Bardzo duże kryształy są zatem zawsze określane przez kolekcjonerów jako selenity lub „gips seleninowy”.
ŁupliwośćWystępują głównie dwa rozszczepienia tworzące kąt 60°. Pierwszy na (010) jest bardzo doskonały. Wydaje się mikowa, w ostrzach i łuskach czasami bardzo cienkich, trochę elastycznych, ale jednak nieelastycznych.
Za pomocą noża o cienkim ostrzu łatwo podzielić duży przezroczysty kryształ na cienkie ostrza. Każde ostrze, pod wpływem lekkiego wstrząsu, rozpada się po kolei, po dwóch seriach pęknięć, przechodzących pod kątem 60 °.
Gips, bardzo powszechny minerał, jest powszechnie znany z wielu odmian morfologicznych swoich kryształów. Jest zatem opisywany jako grot włóczni, skowronek, włóknisty, ziemisty, ziarnisty, sacharoidalny, płytkowy, przestrzenny, drobnopłytkowy lub selenit, przezroczysty szklisty lub księżycowy, mika, satynowe drzewce, blask słoneczny, róża piaskowa ... i jej najtwardsza odmiana, z piękną politurą, o bardzo drobnej ziarnistej masie, używanej przez rzeźbiarzy i dekoratorów, nosi nawet nieskazitelną biel alabastru .
Gips jest jednym z najczęstszych naturalnych siarczanów, głównym terminem określającym złoża ewaporatów, ponieważ występuje w większej ilości niż halit. Minerał powstałby w zasadzie w wyniku gęstej sedymentacji podczas parowania lagun z wodą morską odciętych od morza, w wyniku pierwszej krystalizacji soli zawartych w wodzie morskiej.
Potężne pokłady gipsu są częścią solankowych skał osadowych , zwanych także ewaporatami. Ich laguny przeformowania lub w Playas lub plaż z oscylujących brzegów, typowych środowiskach przesyconego roztworu soli lub słonawych, wydaje się oczywiste, w uproszczonym modelu:
Jednak rolę odgrywają również naczynia filtrujące, dobowe lub sezonowe wahania temperatury, możliwe rzadkie popłuczyny powodziowe. Złoża solankowe lub złożone ewaporaty są następnie pokrywane innymi osadami, w szczególności mułami iłowymi lub glinami, lub poddawane są innym różnorodnym wpływom geologicznym. Dlatego w glinach i marglach powstają duże bloki konkrecji gipsowych.
Gips może stracić cząsteczki wody zatrzymane podczas krystalizacji z 42 ° C , a nawet praktycznie z 33 ° C , dając początek anhydrytowi , bezwodnemu kryształowi siarczanu wapnia ( CaSO 4 )), który powoli zamienia się z powrotem w gips w przypadku ponownego kontaktu z wodą lub spadku temperatury lub ciśnienia. Metodą magazynowania może być anhydryt, wówczas osad, który dotarł na powierzchnię, zostaje przekształcony w warstwę gipsu poprzez hydratację napowietrzną lub powolną impregnację na mokro.
Gips powstający w grubych warstwach ewaporatów (morskich lub jeziornych) lub bardzo często umieszczany w skałach osadowych występuje w obecności takich minerałów jak anhydryt , aragonit , kalcyt , celestyn , dolomit , halit i siarczki .
Gips jest również dość powszechnym osadem opadowym z gorących źródeł. Gips pojawia się wokół osadów poprzez bezpośrednią sublimację fumaroli, zjawiska związane w głębokości z batolitami . Może również mieć pochodzenie wulkaniczne, zwłaszcza z gorących źródeł.
Gips z kopalń metalonośnych, szczególnie w rejonach występowania rud siarczkowych, które podlegają degradacji oksydacyjnej siarczków, pochodzi z żył hydrotermalnych powstających w kontakcie z plutonami granitowymi.
W niektórych meteorytach występuje także gips .
Na obszarach pustynnych osady osadowe przetworzone przez erozję wietrzną, z osadzaniem i odzyskiwaniem przez wiatr, powodują stopniową akumulację piasków gipsowych na imponujących wydmach, czasami składających się z prawie czystych zerodowanych minerałów, jak w White Sands w Nowym Meksyku. Czasami wiatr po prostu rozsiewa drobne kryształy, które ostatecznie tworzą skupiska w „rozetach”, mniej lub bardziej brązowych lub czerwonawych, często z zarodkami różnego pochodzenia u źródła (piaski wapienne lub krzemionkowe, gliny… ), w miejscach złóż.
We Francji znaczące złoża gipsu pojawiają się między -250 a -33 milionami lat.
Głównymi złożami gipsu, intensywnie eksploatowanymi we współczesnej gospodarce, są ławice skał ewaporatowych o dostatecznej mocy.
W starożytności do wyrobu okien stosowano szczególnie czyste kryształy gipsu, cięte na cienkie, przezroczyste lub półprzezroczyste blaszki, pod nieobecność szkła, o czym świadczy Pliniusz Starszy .
Należy zauważyć, że to zastosowanie techniczne nie jest odosobnione: wiele starożytnych źródeł potwierdza stosowanie gipsu jako materiału budowlanego i dekoracyjnego na wolnym powietrzu, dość powszechnego w regionach suchych.
Obecnie gips wydobywany jest głównie do produkcji gipsu .
Jego eksploatacja przekroczyła 60 mln ton w 1980 roku. Około 75% eksploatowanego gipsu wykorzystywane jest do produkcji „tynku paryskiego”.
Przemysłowa produkcja gipsu jest banalną wytrącanie z siarczanu wapnia w różnych procesach przemysłowych, w tym:
Przeprowadzono wiele badań nad zastąpieniem go gipsem naturalnym, zwłaszcza w produkcji płytek gipsowych . Suszenie tych ostatnich okazało się zaporowe . Jednakże produkcja różnych alfa półwodnego z siarczanu wapnia , otrzymanego przez autoklawowanie w obecności dodatków mineralnych, zapewnia znacznie większe kryształy i suszenia, który jest znacznie tańszy;
Od fosfogipsu lub gipsu zawierającego różne zanieczyszczony fluorofosforan wapnia, żelaza, aluminium jest produktem ubocznym przy wytwarzaniu kwasu ortofosforowego H 3 PO 4 . Mokry proces rozpoczyna się od fosfogipsu ataku fosforanu triwapniowego o gorącego kwasu siarkowego .
Idealną reakcją, gdyby fosforan trójwapniowy był czysty, byłaby: