Sulfat de calci

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Sulfat de calci
Sulfat de calci hemihidratat
Noms
Altres noms
Guix
Guix de Paris o escaiola
Identificadors
7778-18-9 Symbol OK.svg1
10034-76-1 (hemihidrat) N
10101-41-4 (dihidrat) N
ChEBI CHEBI:31346 Symbol OK.svg1
ChemSpider 22905 Symbol OK.svg1
Imatges Jmol-3D Imatge
KEGG D09201 N<
PubChem 24928
Número RTECS WS6920000
UNII E934B3V59H Symbol OK.svg1
Propietats
CaSO4
Massa molar 136,14 g/mol (anhidre)
145,15 g/mol (hemihidrat)
172,172 g/mol (dihidrat)
Aparença Sòlid blanc
Olor Sense olor
Densitat 2,96 g/cm3 (anhidre)
2,32 g/cm3 (dihidrat)
Punt de fusió 1.460 °C (2.660 °F; 1.730 K) (anhidre)
0,21g/100ml at 20 °C (anhidre)[1]
0,24 g/100ml at 20 °C (dihidrat)[2]
4,93 × 10−5 mol2L−2 (anhidre)
3,14 × 10−5 (hemihidrat)
[3]
Solubilitat en glicerol lleugerament soluble (dihidrat)
Acidesa (pKa) 10,4 (anhidre)
7,3 (dihidrat)
Estructura
Ortoròmbic
Termoquímica
107 J·mol−1·K−1 [4]
-1433 kJ/mol[4]
Perills
Fitxa de dades de seguretat ICSC 1589
NFPA 704
Codi d'inflamabilitat 0: No crema. Per exemple, l'aigua Codi de salut 1: L'exposició podria causar irritació però deixant només una lesió residual menor. Per exemple, la trementina Codi de reactivitat 0: Normalment estable, fins i tot sota condicions d'exposició al foc, i no és reactiu amb l'aigua. Per exemple, el nitrogen líquid Perill especial (blanc): sense codiNFPA 704 four-colored diamond
Punt d'inflamabilitat Ininflamable
Límits d'exposició del NIOSH:
TWA 15 mg/m3 (total) TWA 5 mg/m3 (resp) [sols per forma anhidre][5]
LER (recomanat)
TWA 10 mg/m3 (total) TWA 5 mg/m3 (resp) [sols anhidre][5]
N.D.[5]
Compostos relacionats
Altres cations
Sulfat de magnesi
Sulfat d'estronci
Sulfat de bari
Relacionats: dessecants
Clorur de calci
Sulfat de magnesi
Excepte quan s'indiqui el contrari, les dades es refereixen a materials sota condicions estàndard (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
 N verify (què ésSymbol OK.svg1/N?)
Infotaula de referències

El sulfat de calci (CaSO4) és un producte químic, format per calci sofre i oxigen, habitual en el laboratori i en la indústria. És inodor i sòlid de color blanc. En el seu estat natural, el sulfat de calci sense refinar és una roca translúcida i cristal·lina. Quan està en forma dihidratada (CaSO4·2H2O) es coneix com a guix. Pot prendre diferents propietats i aplicacions segons les molècules d'aigua que conté. Quan el guix s'escalfa a 100 °C, es forma el hemihidratat γ-anhidrita (la forma gairebé anhidre CaSO4·~0.5H2O) que es coneix com guix de París o escaiola. Aquest es fa servir com producte dessecador i també com a coagulant en productes alimentaris com el tofu.[6] La forma totalment anhidra se la coneix com β-anhidrita. Depenent del mètode de calcinació del sulfat de calci dihidratat, es distingeixen dos tipus de hemihidratat: alfa-hemihidratat i beta-hemihidratat.[7]

Producció industrial i recuperació[modifica | modifica el codi]

Les fonts principals d'origen natural de sulfat de calci són el guix i l'anhidrita presents a tot el món com roques evaporites. Aquests poden ser extrets a cel obert o en mines subterrànies. La producció mundial anual de guix és d'unes 127 milions de tones.[8]

A més de les fonts naturals, el sulfat de calci s'obté com a subproducte de nombrosos processos industrials:

  • En la dessulfuració de gasos: els gasos produïts en la combustió de combustibles fòssils en les centrals elèctriques o en altres processos com en la fabricació de ciment, són depurats amb la injecció de calcària, produint sulfit de calci impur que s'oxida a sulfat de calci i s'emmagatzema.
  • En la producció d'àcid fosfòric: quan el fosfat de calci provinent de fonts naturals, se'l tracta amb àcid sulfúric per produir l'àcid fosfòric, precipita sulfat de calci com a subproducte. En aquest cas, el sulfat de calci conté impureses d'actínids presents en les roques de fosfats.
  • En la producció de fluorur d'hidrogen: el fluorur de calci se'l tracta amb àcid sulfúric i el sulfat de calci precipita.
  • En la refinació del zinc: el sulfat de zinc es tracta amb calç i el sulfat de calci (i d'altres metalls pesants com el bari) precipita.
  • El sulfat de calci també pot ser recuperat de materials de rebuig de guix dels llocs de construcció.

Reaccions de deshidratació[modifica | modifica el codi]

El punt de fusió del guix és entre 100-150 °C. Aquest es deshidrata parcialment eliminant aproximadament el 75% de l'aigua que conté en la seva estructura. La temperatura utilitzada en la calcinació industrial és de 170 °C on es forma la γ-anhidrita. La reacció de la deshidratació parcial per formar la γ-anhidrita o guix de París és la següent:

CaSO4·2H2O + calor → CaSO4·½H2O + 1½H2O (vapor)

La forma hemihidratada γ-anhidrita que es forma es representa com a CaSO4·nH2O on n pot prendre valors de 0.5 a 0.8.[7]

La reacció de deshidratació comença a aproximadament 80 °C tot i que en condicions ambientals seques pot començat a 50 °C. L'energia tèrmica proporcionada al guix fa que aquest elimini l'aigua en forma de vapor, mantenint la seva temperatura quasi constant fins que elimina tota l'aigua de la seva estructura. Segons les condicions de deshidratació varia la porositat de l'hemihidratat i es distingeixen dues formes: alfa-hemihidratat i beta-hemihidratat. Això succeeix perquè pot interaccionar amb diferents molècules d'aigua i acoblar-les en la seva estructura cristal·lina fàcilment.

Aquesta propietat endotèrmica del guix s'utilitza per proporcionar resistència al foc a edificacions i a altres estructures utilitzant panells de guix. D'aquesta manera, en cas d'incendi l'estructura en manté relativament “fresca” mentre el guix va eliminant l'aigua i impedint danys en l'estructura.

Quan el guix calcinat es rehidrata té la propietat d'adoptar la forma dihidratada que és una xarxa cristal·lina físicament rígida i relativament forta. La reacció de rehidratació és:

CaSO4·½H2O + 1½ H2O → CaSO4·2H2O

Gràcies a aquesta propietat el guix se li pot conferir diferents formes i fins i tot fer-lo servir com a motlle (per immobilitzar fractures d'ossos o per a la fosa de metalls barrejant-lo amb polímers). També s'utilitza com a alternativa de l'adob en les terres, ja que proporciona duresa.

La γ-anhidrita reacciona lentament amb l'aigua per tornar a la forma dihidratada. Aquesta propietat fa que s'utilitzi com a dessecant comercial. La forma totalment anhidre anomenada β-anhidrita no reacciona amb l'aigua.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. S. Gangolli. The Dictionary of Substances and Their Effects: C. Royal Society of Chemistry, 1999, p. 71. ISBN 0-85404-813-8. 
  2. American Chemical Society. Reagent chemicals: specifications and procedures : American Chemical Society specifications, official from January 1, 2006. Oxford University Press, 2006, p. 242. ISBN 0-8412-3945-2. 
  3. D.R. Linde (ed.) "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 83rd Edition, CRC Press, 2002
  4. 4,0 4,1 Zumdahl, Steven S.. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company, 2009, p. A21. ISBN 0-618-94690-X. 
  5. 5,0 5,1 5,2 «NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0095». National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  6. About Tofu Coagulant Retrieved 9 Jan. 2008.
  7. 7,0 7,1 H F W Taylor, Cement Chemistry, Academic Press, 1990, ISBN 0-12-683900-X, pp. 186-187
  8. Gypsum, USGS, 2008

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]