Гипс это минерал из класса сульфатов, химическая формула гипса Ca[SO4]x2Н2O. К его группе относятся его разновидности селенит (волокнистый) и алебастр (зернистый).
Применяется обоженный в производстве цемента, а также для изготовления скульптур, в сыром виде как удобрение.
Что такое гипс
Гипс — старое греческое название этого минерала (греч. гипсос — мел, гипс).
Химический состав: СаО —32,5%, SO3 — 46,6%, Н2O — 20,9%.
Сингония — моноклинная, вид симметрии — призматический — C2h — 2/m(L2PC).Структурная ячейка содержит 4 единицы: а0 = 5,68, b0 = 15,18; с0 = 6,29; 0 = 113°50′ Пространственная группа — C62h — А2/а.
Кристаллическая структура гипса типично слоистая.
Два листа анионных групп [SО4]2, тесно связанных с ионами (рис.), образуют в ней двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010).
Молекулы Н2О размещаются между этими двойными слоями. Ионы кальция окружены шестью ионами кислорода, относящимися к группам SО4, и двумя молекулами воды.
Каждая молекула воды связывает ион Са с одним ионом кислорода, лежащим в том же двойном слое, и с другим ионом кислорода, который находится в соседнем слое.
Плоскость спайности гипса проходит между слоями Н2О — Н2О, параллельно последним.
Агрегаты и габитус гипса
Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый (рис.2).
На кристаллах почти всегда наблюдается плоскость (010), параллельно которой проходит весьма совершенная спайность. Главными формами кристаллов пластинчатого габитуса являются {010} и грани призм {111} и (110).
Подчиненное значение имеет форма {103}. Столбчатый облик обусловлен развитием граней призмы {110}, к которой присоединяется пинакоида {010},призматические же грани {111} и {111} наблюдаются реже. Если кристаллы вытянуты вдоль [001] или [111], появляется игольчатый габитус.
Следует отметить также изометрические или, вернее, линзовидные кристаллы, особенно развитые в глинистых образованиях. Для этих кристаллов характерны выпуклые грани призмы {111} и {5.10.3}. Двойники гипса наблюдаются чаще, чем простые индивиды.
Двойниковой плоскостью является плоскость пинакоида (100) (галльские двойники), или (101) (парижские двойники, рис.3). Галльские двойники, как правило, вытянуты по третьей оси. Кроме хорошо развитой плоскости {010} и {110}, эти двойники имеют также плоскости (111).
Типичной чертой парижских двойников является неодинаковое развитие концов кристаллов. Если на одном конце, кроме {111}, наблюдаются плоскости {110} и пинакоид {010}, то на другом конце развиты только призмы {011} и {234}.
Плоскости {011} и {234} редко бывают четко выраженными, чаще всего они округлены.
Двойники гипса часто имеют вид хвоста ласточки, в связи с чем они получили соответствующее название. Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.
Волокнистая разность полупрозрачного гипса называется селенитом. Тонкозернистые разности называются алебастром, а песчанистые — пойкилитовым гипсом.
Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы.
Физические свойства гипса
Цвет гипса белый; отдельные кристаллы иногда водяно-прозрачные. Примеси окрашивают гипс в разные цвета.
Блеск стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Спайность весьма совершенная по (010), четкая по (100) и (011). Излом раковистый. Твердость— 1,5—2 (царапается ногтем).
Гибкий, но не эластичный. Плотность — 2,32. Оптические свойства: двухосный, положительный; ng = 1,530,nт = 1,528, nр = 1,520, ng — nр = 0,010; 2V = 58°.
История применения гипса
Гипс одним из важнейших древних строительных материалов. Во множественных археологических раскопках в Израиле были обнаружены полы, которые были покрыты покрыты гипсом за 16 тысяч лет до н.э.
В древнем египте очень хорошо знали свойства гипса, поэтому его использовали в строительстве пирамид и здания.
Эти знания переместились остров Крит где был воздвигнуты стены во дворце царя Кноссоса, а швы были заполнены гипсовым раствором.
Кладка и стяжки, выполненные в те давние времена, отличаются необыкновенной долговечностью. Их прочность сравнима с прочностью нормального бетона.
Особенность этих средневековых гипсовых растворов заключается в том, что вяжущие и наполнители состояли из идентичных материалов. В качестве наполнителей использовали гипсовый камень, измельченный до круглых зерен, не заостренных и не пластинчатых. После твердения раствора образуется связанная структура, состоящая только из дигидрата сульфата кальция.
Как определить гипс
Диагностические признаки гипса — совершенная спайность по (010) и низкая твердость. Главные линии на рентгенограммах: 3,074 ; 2,075; 1,890. Растворяется в НСl, частично в воде (одна часть гипса, на две части воды).
Наибольшую растворимость имеет при температуре 37— 38° С. При температуре выше 107° С растворимость гипса уменьшается.
П. п. т. расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени дает CaS. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:
- При 80—90° С, когда выделяется некоторое количество Н2О;
- При 140° С, когда гипс переходит в полугидрат,
- При температуре 140—220° С, когда происходит полное выделение воды. При температуре 400° С гипс оказывается намертво обожженным.
Основные марки гипса
В зависимости от прочности гипсовые вяжущие разделяют на 12 типов, или марок.
Их обозначают буквой Г и числами от 2 до 25: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.
Цифровая часть обозначает прочность при сжатии: например, для марки Г-5 она будет 0,5 Мпа (5 кгс/см²). Испытания на прочность проводят на стандартных брусках-балках размером 4х4х16 см.
После отливки они в течение 2 часов сохнут на открытом воздухе. Затем целые балки испытывают на изгиб, а половинки – на сжатие. В зависимости от результатов образцам присваивается соответствующая марка.
В свою очередь марки строительного гипса делятся на две группы:
Низкообжиговые – к ним относятся строительный, формовочный и высокопрочный.
Высокообжиговые – созданные при высоких (до 1000°C) температурах эстрихгипс и ангидритовый цемент.
Образование и месторождения
Гипс является типичным морским химическим осадком и выпадает при высыхании морских заливов.
Исследования показали, что гипс выделяется из водных растворов при температуре ниже 63° С (при высшей температуре образуется ангидрит).
В присутствии хлористого натрия температура выделения гипса снижается. Гипс обычно встречается в виде больших пластовых осадочных образований вместе с известняками, мергелями, глинами и песками, наибольшие его скопления известны в связи с пермскими и триасовыми отложениями.
Гипс возникает также при гидратации ангидрита и как вторичный продукт окисления сернистых минералов и серы. Он встречается, кроме того, как переотложенный материал при гидрохимических реакциях.
Наибольшее распространение и значение имеют месторождения, образовавшиеся вследствие химического выпадения гипса из морской воды.
В этих случаях гипс выделяется при высыхании отшнурованных участков моря и выпадает в первую стадию выпаривания, когда раствор еще не достаточно насыщен хлористым натрием и другими солями; позднее образуется ангидрит, а еще позже галит.
Известны также находки гипса в вулканических районах, где он возникает вокруг фумарол и сольфатар при действии серных паров и воды на кальцийсодержащие минералы.
Гипс находится в ассоциации с ангидритом, галитом, кизеритом и другими минералами соляных отложений.
Месторождения
Крупные месторождения гипса находятся на западном склоне Урала, в Прикамье, в Поволжье, в Артемовской котловине в Донбассе, а также в Приднестровье (Львовская и Иваново-Франковская области).
Известны псевдоморфозы гипса по кальциту, ангидриту и галиту. По гипсу найдены псевдоморфозы халцедона, опала, кварца, кальцита, арагонита, целестина, малахита и ангидрита.
Применение гипса
Обожженный гипс применяется как цемент и материал для лепных работ, в медицине и т. д.
В сыром виде он используется для изготовления статуй (алебастр) и как удобрение. Жилковатые и плотные разности гипса являются поделочным камнем.
Большое количество идет в производстве строительных материалов : гипсокартон, гипсовые наполнители, все возможные добавки для быстрого застывания цементов, а также гипсовых шпаклевок и т.д.
Статья на тему Гипс