Θειικό ασβέστιο

Εισαγωγή

Το θειικό ασβέστιο (ή θειικό ασβέστιο) είναι η ανόργανη ένωση με τα συστατικά CaSO4 και τις σχετικές ένυδρες ενώσεις. Σε σχήμα γ-ανυδρίτη (το άνυδρο σχήμα), χρησιμοποιείται μίλια ως ξηραντικό. Ένας μοναδικός ένυδρος είναι ανώτερος που ονομάζεται γύψος του Παρισιού, και οποιοδήποτε άλλο λαμβάνει χώρα σαφώς λόγω του ορυκτού γύψου. Έχει πολλές χρήσεις στη βιομηχανία. Όλες οι μορφές είναι λευκά στερεά που μπορεί να είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Το θειικό ασβέστιο προκαλεί αιώνια σκληρότητα στο νερό.

Τα θεμελιώδη πλεονεκτήματα του θειικού ασβεστίου είναι προφανώς ο γύψος και ο ανυδρίτης, οι οποίοι εμφανίζονται σε πολλά μέρη παγκοσμίως ως εξατμιστές. Αυτά μπορούν να εξαχθούν με τη βοήθεια της χρήσης ανοιχτής σφυρηλάτησης λατομείου ή με τη βοήθεια της χρήσης βαθιάς εξόρυξης. Η παγκόσμια παραγωγή φυσικού γύψου είναι περίπου 127 εκατομμύρια τόνοι σύμφωνα με το έτος.

Κρυσταλλική δομή θειικού ασβεστίου

Ένα άτομο ασβεστίου, ένα άτομο θείου και τέσσερα άτομα οξυγόνου αποτελούν το θειικό ασβέστιο. Είναι ένας τύπος ιοντικής ένωσης. Περιέχει ένα κατιόν ασβεστίου και ένα θειικό ανιόν. Το ιόν ασβεστίου έχει σθένος +2, ενώ το πολυατομικό θειικό ιόν έχει σθένος -2. Με το συνδυασμό αυτών, σχηματίζεται μια ουδέτερη ένωση θειικού ασβεστίου, το CaSO4.

Εξαγωγή θειικού ασβεστίου

Εκτός από τα φυσικά στοιχεία, το θειικό ασβέστιο παράγεται ως υποπροϊόν σε ορισμένες διεργασίες:

• Στην αποθείωση των καυσαερίων, τα καυσαέρια από ορυκτά εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής και άλλες διεργασίες (π.χ. παραγωγή τσιμέντου) απελευθερώνονται από το οξείδιο του θείου με εμφύσηση σε ασβέστη ή σε λεπτά αλεσμένο ασβεστόλιθο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μολυσμένο θειώδες ασβέστιο, το οποίο οξειδώνεται σε θειικό ασβέστιο κατά την αποθήκευση.
• Στην παραγωγή φωσφορικού οξέος από φωσφορικά πετρώματα, το φωσφορικό ασβέστιο αντιμετωπίζεται με το θειικό οξύ και τα ιζήματα θειικού ασβεστίου.
•  Στην παραγωγή υδροφθορίου, το φθοριούχο ασβέστιο αντιμετωπίζεται με θειικό οξύ, το οποίο καθιζάνει θειικό ασβέστιο.
• Στη διύλιση του ψευδαργύρου, οι απαντήσεις του θειικού ψευδαργύρου αντιμετωπίζονται με ένυδρη άσβεστο για την ταυτόχρονη κατακρήμνιση βαρέων μετάλλων μαζί με το βάριο.
• Το θειικό ασβέστιο μπορεί επίσης να ανακτηθεί και να επαναχρησιμοποιηθεί από σκραπ γυψοσανίδας σε εγκαταστάσεις παραγωγής.

Αυτές οι τακτικές καθίζησης έχουν την τάση να δίνουν προσοχή σε ραδιενεργούς παράγοντες μέσα στο προϊόν θειικού ασβεστίου. Αυτό το πρόβλημα είναι μοναδικό με το φωσφορικό υποπροϊόν, δεδομένου ότι τα φωσφορικά μεταλλεύματα περιλαμβάνουν προφανώς το ουράνιο και τα προϊόντα διάσπασής του ράδιο-226, μόλυβδο-210 και πολώνιο-210.

Το θειικό ασβέστιο είναι επίσης ένας όχι ασυνήθιστος παράγοντας θέσης των εναποθέσεων ρύπανσης σε εμπορικούς εναλλάκτες θερμότητας, λόγω του γεγονότος ότι η διαλυτότητά του μειώνεται με την αυξανόμενη θερμοκρασία

Ιδιότητες του θειικού ασβεστίου

1. Το μοριακό βάρος είναι 136,14 g/mol
2. Ο αριθμός δότη δεσμού υδρογόνου είναι 0
3. Ο αριθμός αποδεκτών δεσμών υδρογόνου είναι 4
4. Ο αριθμός ομολόγων με δυνατότητα περιστροφής είναι 0
5. Η ακριβής μάζα είναι 135,9143205
6. Η μονοϊσοτοπική μάζα είναι 135,9143205
7. Η τοπολογική πολική επιφάνεια είναι 88,6 Ų
8. Είναι άοσμο, κρυσταλλικό στερεό ή μερικές φορές μπορεί να έχει μπλε ή καφέ απόχρωση.
9. Η κρυσταλλική δομή είναι ορθορομβική
10. Το σημείο τήξης είναι 1460°c

Χρήσεις θειικού ασβεστίου 

• Είναι σημαντική η χρήση του στην κατασκευή του Plaster of Paris.
• Λόγω της δυνατότητας καλουπώματος του να μορφοποιείται μέσα στο σχήμα πάστας χρησιμοποιώντας νερό στο κονιοποιημένο σχήμα του Θειικού ασβεστίου.
• Το θειικό ασβέστιο χρησιμοποιείται στο τόφου ως πηκτικό.
• Η ένωση μετατράπηκε σε χρησιμοποιούμενη για την παρασκευή θειικού οξέος νωρίτερα από τη δεκαετία του 1970.
• Χρησιμοποιείται ως δείκτης υγρασίας.

Διαλυτότητα

Το θειικό ασβέστιο έχει τη χαμηλότερη διαλυτότητα στο νερό και δεν διαλύεται εύκολα μετά τη στερεοποίηση. Η διάλυση διακριτών κρυσταλλικών φάσεων του θειικού ασβεστίου στο νερό είναι εξώθερμη. Η διαλυτότητα του θειικού ασβεστίου μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας.

Είναι διαλυτό ανάδρομα. Ορισμένες ενώσεις ασβεστίου, όπως το υδροξείδιο του ασβεστίου, είναι επίσης αναδρομικά διαλυτές. είναι εξώθερμο και παράγει θερμότητα κατά την αντίδραση διάλυσης. Για να επιτευχθεί η βέλτιστη διάλυση του θειικού ασβεστίου ή του υδροξειδίου του ασβεστίου, η θερμοκρασία του διαλύματος πρέπει να μειωθεί κοντά στο σημείο πήξης του.

Μορφές θειικού ασβεστίου

Γύψος του Παρισιού

POP είναι η συντομογραφία. Έρχεται σε μορφή λευκής σκόνης. Είναι το ενυδατωμένο άλας θειικού ασβεστίου, το οποίο όταν αναμιχθεί με νερό μετατρέπεται σε γύψο. Το ημιένυδρο θειικό ασβέστιο είναι η χημική ονομασία. Ο γύψος παράγεται με θέρμανση στους 393 Κ. Όταν θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία, μεγαλύτερη από 393 Κ, σχηματίζει ανυδρίτη, γνωστό και ως «νεκρό καμένο σοβά», ο οποίος όταν αναμιχθεί με νερό δίνει γύψο.

Γύψος

Ο γύψος είναι ένα κοινό ορυκτό που αποτελείται από διένυδρο θειικό ασβέστιο με χημικό τύπο CaSO42H2O και μοριακή μάζα 172,17. Ο καθαρός γύψος έχει λευκό χρώμα, ενώ άλλες ακαθαρσίες μπορεί να παράγουν ποικιλία χρωμάτων. Χρησιμοποιείται ως λίπασμα, βελτιωτικό εδάφους, ογκόλιθοι, γυψοκονίαμα και ως κύριο συστατικό σε διάφορους τύπους σοβά, μαυροπίνακα και λαμαρίνα ή γυψοσανίδα. Για αιώνες, ο γύψος έχει χρησιμοποιηθεί για γλυπτική, αγάλματα, γλυπτά και άλλα στολίδια.

Συμπέρασμα

Το θειικό ασβέστιο, επίσης γνωστό ως CaSO4, είναι μια φυσικά ανόργανη χημική ένωση ασβεστίου με τον τύπο CaSO4 και τις ένυδρες ενώσεις του. CaSO4. 2H2O είναι η κοινή ονομασία του στη διένυδρη κατάστασή του. Είναι μια λευκή σκόνη που είναι ελάχιστα διαλυτή στο νερό. Το θειικό ασβέστιο αποτελείται από δύο γνωστές ένυδρες μορφές, η μία από τις οποίες είναι ο Γύψος του Παρισιού και η άλλη από το φυσικό ορυκτό Γύψος. Έχει ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών εφαρμογών. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς, ιδιαίτερα στην ιατρική και τις κατασκευές. Το νερό σκληραίνει μόνιμα ως αποτέλεσμα του θειικού ασβεστίου.