гипсовый

Гипс – это природный минерал, который использовался людьми для различных целей на протяжении тысячелетий. Это универсальный минерал, имеющий широкий спектр применения в строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и даже искусстве. В этом введении мы рассмотрим определение и состав гипса.

Гипс представляет собой мягкий сульфатный минерал, состоящий из дигидрата сульфата кальция (CaSO4·2H2O). Он обычно встречается в осадочная порода образованиях и часто сочетается с другими полезные ископаемые как ангидрит, галиткачества сера. Название «гипс» происходит от греческого слова «gypsos», что означает «штукатурка» или «мел».

Химический состав гипса относительно прост и состоит в основном из атомов кальция, серы, кислорода и водорода. Его химическая формула CaSO4·2H2O указывает на то, что каждая единица гипса состоит из одного атома кальция (Ca), одного атома серы (S), четырех атомов кислорода (O) и двух молекул воды (H2O). Две молекулы воды структурно связаны с сульфатом кальция, придавая гипсу характерную гидратированную форму.

Содержание воды в гипсе важно для его уникальных свойств и универсальности. Когда гипс нагревается, он подвергается процессу, называемому кальцинированием, во время которого он теряет часть или все содержание воды, в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. В результате образуются различные гипсовые изделия с разными свойствами, такие как гипс, лепнина и гипсокартон.

Гипс известен своей мягкостью, его легко поцарапать ногтем. Его внешний вид может варьироваться от прозрачного и бесцветного до белого, серого, коричневого или даже розового, в зависимости от примесей, присутствующих в минерале.

Обычное использование:

• Строительство: Гипс широко используется в строительстве как строительный материал. Штукатурка и гипсокартон (гипсокартон) являются распространенными продуктами, полученными из гипса. Штукатурку используют для создания декоративной отделки стен и потолков, а гипсокартон используют для внутренней конструкции стен и потолков.
• Сельское хозяйство: Гипс вносят в почву в сельском хозяйстве для улучшения ее структуры и уменьшения уплотнения почвы. Он обеспечивает растения необходимыми питательными веществами, кальцием и серой, и может помочь в рекультивации засоленных или натриевых почв.
• Промышленные применения: Гипс имеет различное промышленное применение, в том числе при производстве цемента, в качестве наполнителя бумаги и текстиля, а также в качестве компонента при изготовлении форм и отливок.
• Искусство и скульптура: Гипс имеет долгую историю использования в искусстве и скульптуре. Художники используют его для создания замысловатых скульптур и форм для литья.

В заключение отметим, что гипс — это природный минерал с простым химическим составом дигидрата сульфата кальция. Его уникальные свойства, в том числе способность терять и восстанавливать содержание воды, делают его ценным для широкого спектра применений в строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и искусстве. Его значение в различных отраслях промышленности и вклад в антропогенную среду делают гипс важным минеральным ресурсом во всем мире.

Фамилия: от греческого названия минерала, но более конкретно от кальцинированного минерала.

Объединение: Галит, целестин, кальцит, арагонит, ангидрит, доломит, сера.

Диагностические особенности: Характеризуется мягкостью и неравномерной декольте по трем направлениям. Его растворимость в кислоте и присутствие большого количества воды отличают его от ангидрита.

кристаллография. Моноклиника; призматический. Кристаллы призматической формы; табличная параллель клинопинакоиду; ромбовидные, с краями, скошенными гранями призмы и пирамиды. Другие формы редки. Близнецы, общие с ортопинакоидом (плоскость близнецов), часто приводят к появлению близнецов-парусников. Раскалываемый массивный; листоватый; зернистый массивный. Сатиновый шпат представляет собой волокнистый гипс с шелковистым блеском. Алебастр Мелкозернистый массивный сорт. Селенит это сорт, который дает широкие бесцветные и прозрачные листья расщепления.

химические свойства

Гипс, природный минерал с химической формулой CaSO4·2H2O, демонстрирует несколько важных химических свойств, которые способствуют его универсальности и полезности в различных применениях. Вот некоторые ключевые химические свойства гипса:

1. Гидратированная структура: Гипс — это гидратированный минерал, то есть в его кристаллической структуре содержатся молекулы воды. В частности, каждая единица гипса содержит две молекулы воды (2H2O), химически связанные с ионами сульфата кальция (CaSO4). Эта гидратированная структура имеет решающее значение для его свойств и применения.
2. Обезвоживание: Одним из наиболее примечательных химических свойств гипса является его способность подвергаться контролируемому обезвоживанию при нагревании. Когда гипс подвергается нагреванию, обычно при температуре от 150°C до 190°C (от 300°F до 375°F), он теряет часть или всю содержащуюся в нем воду. Этот процесс называется кальцинированием. Степень обезвоживания зависит от температуры и продолжительности нагревания.
   • Частичная дегидратация. Когда гипс частично обезвоживается, он образует материал, известный как «парижский гипс» или «обожженный гипс». Парижская штукатурка представляет собой белое порошкообразное вещество, которое можно смешать с водой для получения работоспособной штукатурной пасты, используемой в различных строительных и художественных целях.
   • Полное обезвоживание: если гипс нагревается до более высоких температур и в течение длительного периода времени, он теряет всю содержащуюся в нем воду, превращаясь в безводный сульфат кальция (CaSO4), широко известный как «ангидрит». Ангидрит имеет другие свойства по сравнению с гипсом и реже используется в строительстве.
3. Регидратация: Одним из уникальных свойств гипса является его способность реабсорбировать воду и возвращаться в исходную гидратированную форму при контакте с влагой. Это свойство регидратации используется при производстве строительных материалов на основе гипса, таких как гипсокартон (гипсокартон). Когда гипсокартон подвергается воздействию влаги, он может впитывать воду, что помогает противостоять огню и обеспечивает защитный барьер.
4. Химическая стабильность: Гипс химически стабилен при нормальных условиях, но со временем может медленно растворяться в воде. Это свойство делает его пригодным для применения в сельском хозяйстве, где его можно использовать для обеспечения растений необходимыми питательными веществами, кальцием и серой. Гипс также может улучшить структуру почвы, вытесняя ионы натрия из натриевых почв.
5. Химические примеси: Хотя химическая формула гипса относительно проста (CaSO4·2H2O), природный гипс депозиты может содержать примеси, включая небольшие количества других минералов или элементов. Эти примеси могут повлиять на цвет, чистоту и пригодность минерала для конкретных применений.

Таким образом, химические свойства гипса, включая его гидратированную структуру, способность подвергаться контролируемому обезвоживанию и регидратации, а также химическую стабильность, делают его универсальным минералом, используемым в различных отраслях промышленности, от строительства и сельского хозяйства до искусства и промышленности. Его способность переходить из гидратированного состояния в безводное и обратно особенно ценна во многих практических применениях.

Физические свойства гипса

1. Твердость: Гипс — относительно мягкий минерал по шкале твердости Мооса с показателем твердости 2. Это означает, что его можно легко поцарапать ногтем или перочинным ножом. Его мягкость является важным свойством в таких областях, как лепка и резьба.
2. Цвет: Цвет гипса может меняться в зависимости от примесей, присутствующих в минерале. Обычно он встречается в оттенках белого, серого или бесцветного. Однако при наличии примесей он также может иметь такие цвета, как коричневый, розовый или желтый.
3. Прозрачность: Кристаллы гипса могут быть прозрачными или полупрозрачными, что позволяет свету проходить через них в разной степени. Уровень прозрачности зависит от качества кристалла и наличия примесей.
4. Расщепление: Гипс отлично расщепляется в одном направлении, что означает, что он легко раскалывается на тонкие плоские листы или пластины при воздействии механического напряжения. Это свойство делает его пригодным для производства гипсокартона (гипсокартона) и гипсовых изделий.
5. Блеск: Гипс имеет блеск от жемчужного до стеклянного (стеклянного), когда его поверхность свежая и неизмененная. Это свойство способствует его эстетической привлекательности в некоторых художественных и декоративных применениях.
6. Плотность: Плотность гипса варьируется в зависимости от степени его гидратации. Безводный гипс (сульфат кальция) имеет плотность примерно 2.96 грамма на кубический сантиметр (г/см³). Гидратированный гипс (CaSO4·2H2O) менее плотный из-за присутствия в его структуре молекул воды.
7. Растворимость: Гипс умеренно растворим в воде и со временем может медленно растворяться при контакте с влагой. Это свойство используется в сельском хозяйстве для высвобождения ионов кальция и серы в почву, улучшая ее структуру и содержание питательных веществ.
8. Кристаллическая структура: Гипс обычно образует моноклинные кристаллы отчетливой призматической или лопастной формы. Эти кристаллы часто растут группами или агрегатами, создавая уникальные и сложные узоры в природных гипсовых образованиях.
9. Вкус: Гипс имеет слегка сладковатый вкус, что можно объяснить содержанием в нем кальция. Однако гипс обычно не попадает в организм из-за его низкой растворимости и присутствия примесей в природных гипсовых отложениях.
10. Вес и обработка: Гипс относительно легкий, что позволяет легко использовать его в строительстве и других целях. Это свойство способствует его популярности при создании изделий из гипса, легких строительных материалов и скульптур.

Таким образом, физические свойства гипса, включая его мягкость, изменчивость цвета, расщепление, блеск и плотность, среди прочего, делают его универсальным и ценным минералом в различных отраслях промышленности, от строительства и сельского хозяйства до искусства и промышленности. Его способность легко формироваться, вырезаться и трансформироваться в различные формы повышает его привлекательность в творческих и практических целях.

Оптические свойства гипса

Кристальная привычка	Массивный, плоский. Удлиненные и обычно призматические кристаллы.
Расщепление	Отлично
Twinning	Очень часто на
Оптический знак	Двухосный (+)
Двойное лучепреломление	0.010
Облегчение	Низкий

Распространение и образование гипса

Гипс — это минерал, который встречается в природе в различных геологических условиях по всему миру. Его формирование тесно связано с конкретными геологическими и экологическими условиями. Вот краткий обзор возникновения и образования гипса:

1. Геологическое явление:

• Осадочные отложения: Наиболее распространенной геологической средой образования гипса является осадочная среда. Гипс часто встречается в осадочные породы, особенно в слоях или пластах, содержащих минералы эвапорита. Минералы эвапорита образуются в результате испарения воды древних морей, озер или других водоемов. Гипс — один из нескольких эвапоритовых минералов, включая галит (соль) и ангидрит, обычно встречающихся в таких месторождениях.
• Пустынная среда: Гипс также может образовываться в засушливых или пустынных регионах, где скорость испарения высока, а грунтовые воды, несущие растворенные ионы кальция и сульфата, просачиваются на поверхность. Со временем по мере испарения воды кристаллы гипса могут выпадать в осадок, что приводит к образованию гипсовых отложений на поверхности.
• Пещерные отложения: Кристаллы гипса могут образовываться в пещерах в результате процесса, известного как спелеогенез. Это происходит, когда грунтовые воды, содержащие растворенный гипс, вступают в контакт с окружающей средой пещеры, что приводит к отложению кристаллов гипса на стенах, потолках и полах пещер. Эти гипсовые образования часто называют «гипсовыми цветами» или «селенитом».

2. Процесс формирования: Образование гипса включает в себя последовательность геологических и экологических процессов:

• Депонирование: Гипс первоначально образуется в виде растворенных в воде ионов кальция и сульфата. Эти ионы могут поступать из различных источников, включая растворение кальцийсодержащих минералов в горные породы и выщелачивание соединений серы из органических веществ и вулканических выбросов.
• Испарение: В средах с высокой скоростью испарения, таких как засушливые регионы или испаряющиеся древние моря, вода концентрируется с растворенными ионами кальция и сульфата по мере медленного испарения. Эта повышенная концентрация ионов повышает вероятность осаждения и кристаллизации гипса из раствора.
• Кристаллизация: Поскольку концентрация ионов кальция и сульфата продолжает увеличиваться, начинают образовываться кристаллы гипса. Эти кристаллы могут расти с течением времени, в конечном итоге накапливаясь в слоях или пластах в осадочных породах или откладываясь в виде отдельных кристаллов в пещерах или других подземных средах.
• Пошив платьев: С течением геологического времени гипс может подвергаться процессам изменения, таким как гидратация и дегидратация, в зависимости от изменений температуры, давления и присутствия других минералов. Эти процессы могут вести до превращения гипса в ангидрит или другие минералы.

Отложения гипса могут различаться по размеру и чистоте и часто связаны с другими минералами и горными породами. Конкретные условия образования гипса, а также геологическая история региона определяют характеристики месторождений гипса, обнаруженных в разных местах мира.

В целом, возникновение и образование гипса тесно связаны с геологическими процессами и факторами окружающей среды, что приводит к широкому распространению этого минерала в различных геологических условиях.

Расположение и месторождения гипса

Месторождения гипса встречаются во многих частях мира, с разной степенью чистоты и обилия. Эти месторождения встречаются в различных геологических условиях, что отражает разнообразные условия образования гипса. Вот некоторые примечательные места и типы месторождений гипса:

1. Осадочные отложения:
   • Соединенные Штаты: Соединенные Штаты являются одним из ведущих мировых производителей гипса с обширными месторождениями в таких штатах, как Техас, Оклахома, Айова, Невада и Калифорния. Национальный памятник Белые пески в Нью-Мексико известен своими обширными полями дюн из чистого гипсового песка.
   • Мексика: Мексика располагает значительными месторождениями гипса, особенно в штатах Нуэво-Леон, Чиуауа и Коауила.
   • Канада: Месторождения гипса обнаружены в таких провинциях, как Новая Шотландия, Ньюфаундленд и Лабрадор и Онтарио.
   • Европа: Европейские страны с известными месторождениями гипса включают Испанию, Италию, Францию, Германию и Великобританию.
   • Средний Восток: Месторождения гипса распространены в ряде стран Ближнего Востока, включая Иран, Оман и Саудовскую Аравию.
2. Пустынная среда:
   • Северная Африка: Страны Северной Африки, такие как Марокко и Тунис, имеют обширные месторождения гипса в засушливых пустынных регионах.
   • Австралия: Гипс можно найти в засушливых регионах Австралии, включая Южную Австралию, Западную Австралию и Новый Южный Уэльс.
3. Пещерные отложения:
   • Кристаллы гипса могут образовываться в пещерах в различных частях мира. Известные примеры включают гипсовые пещеры в Найке, Мексика, которые содержат одни из крупнейших в мире кристаллов гипса, и Пещеру кристаллов в мексиканской шахте Найка.
4. Вулканическая среда:
   • Некоторые месторождения гипса связаны с вулканической деятельностью. Эти отложения могут образовываться в результате реакции богатых серой газов извержений вулканов с богатыми кальцием горными породами и грунтовыми водами. В Италии и некоторых частях США есть залежи гипса, образовавшиеся в вулканической среде.
5. Морские месторождения:
   • Гипс также можно найти в морских отложениях, часто связанных с древними морями, которые с тех пор испарились. Эти отложения можно найти в регионах с историей морского осадконакопления, таких как некоторые части Европы, Ближнего Востока и Северной Америки.
6. Промышленные источники:
   • Помимо природных месторождений, синтетический гипс производится как побочный продукт различных промышленных процессов, включая десульфурацию дымовых газов на угольных электростанциях и производство фосфорной кислоты. Этот синтетический гипс используется в строительных материалах, таких как гипсокартон.

Отложения гипса могут различаться по чистоте, размеру кристаллов и минеральным ассоциациям. Качество и характеристики гипса в конкретном месте зависят от геологической истории и экологических условий этого региона.

Гипс — ценный минеральный ресурс, используемый в строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и других сферах. Его широкое распространение обеспечивает стабильные поставки для самых разных целей по всему миру.

Области применения и использования гипса

Гипс – универсальный минерал, имеющий широкий спектр применения в различных отраслях промышленности. Его уникальные свойства, в том числе способность подвергаться контролируемому обезвоживанию и регидратации, делают его ценным для различных целей. Вот некоторые из основных областей применения и использования гипса:

1. Строительство:
   • Гипсокартон (Гипсокартон): Гипс является основным компонентом гипсокартона, также известного как гипсокартон или гипсокартон. Он широко используется в строительной отрасли для внутренних стен и потолков. Панели гипсокартона обеспечивают гладкую, огнестойкую и звукоизоляционную поверхность.
   • Штукатурка: Гипсовая штукатурка используется для создания декоративной отделки стен и потолков. Его можно наносить тонким слоем для получения гладкой и эстетичной поверхности.
   • Молдинги: В декоративных целях в зданиях используются молдинги на основе гипса, в том числе венцы, карнизы и плинтусы.
   • Подложка пола: Самовыравнивающаяся подложка на гипсовой основе используется для создания гладкой и ровной поверхности для таких напольных покрытий, как плитка, дерево и ковровое покрытие.
   • Огнестойкая конструкция: Гипсокартон обеспечивает пассивную противопожарную защиту и используется для создания огнестойких стен и потолков в зданиях.
2. Сельское хозяйство:
   • Кондиционер почвы: Гипс вносят в сельскохозяйственные почвы для улучшения структуры почвы и уменьшения уплотнения. Это может помочь в разрушении тяжелых глинистых почв, улучшении инфильтрации воды и стимулировании роста корней.
   • Источник питательных веществ: Гипс поставляет растениям необходимые питательные вещества, кальций и серу, способствуя более здоровому росту сельскохозяйственных культур. Это также может помочь исправить дисбаланс питательных веществ в почве.
   • Натриевая мелиорация почв: Гипс используется для рекультивации и повышения продуктивности натриевых почв, которые имеют высокий уровень натрия, который может подавлять рост растений.
3. Промышленные применения:
   • Производство цемента: Гипс добавляют в цементный клинкер для регулирования времени схватывания и улучшения удобоукладываемости бетона. Это важный компонент портландцемента.
   • Бумага и текстиль: Гипс используется в качестве наполнителя и коагулянта в бумажной и текстильной промышленности. Он улучшает печатные свойства и яркость бумаги, а также помогает контролировать уровень pH при производстве бумаги.
4. Искусство и скульптура:
   • Гипс имеет долгую историю использования в искусстве и скульптуре. Художники используют его для создания замысловатых скульптур, статуй и барельефов. Его ценят за его работоспособность и возможность мельчайших деталей.
5. Стоматология:
   • Гипсовые изделия, такие как зубной гипс и зубной камень, используются в стоматологии для создания слепков, моделей и слепков для зубного протезирования и реставрации.
6. Лекарственное средство:
   • Гипс используется в некоторых медицинских целях, таких как ортопедические гипсовые повязки и шины, для иммобилизации сломанных костей в процессе заживления.
7. Сельскохозяйственные и промышленные побочные продукты:
   • Синтетический гипс, образующийся как побочный продукт в таких промышленных процессах, как уголь сжигания и производства фосфорной кислоты, используется в различных областях, включая строительство и сельское хозяйство.
8. Производство гипсовых изделий:
   • Гипс используется при производстве широкого спектра продукции, в том числе потолочной плитки, декоративных панелей, гипсовых блоков и различных видов утеплителей на основе гипса.
9. Восстановление окружающей среды:
   • Гипс можно использовать для уменьшения эрозии почвы и борьбы с пылью на строительных площадках. Он также используется в процессах очистки сточных вод для удаления примесей.
10. Нефтегазовая промышленность:
    • Гипс используется в буровых растворах, используемых в нефтегазовой промышленности, чтобы помочь контролировать потерю жидкости и поддерживать стабильность в скважинах.

Универсальность и широкая доступность гипса делают его ценным ресурсом во многих отраслях промышленности, способствующим строительству зданий, выращиванию сельскохозяйственных культур, созданию произведений искусства и многим другим применениям, улучшающим нашу повседневную жизнь.

Гипс в географии и формах рельефа

Гипс играет значительную роль в формировании различных географических формы рельефа, особенно в условиях пустынь и карстового рельефа. Вот исследование того, как гипс влияет на эти ландшафты:

1. Гипсовые пустыни и пейзажи:

• Пустыня Уайт-Сэндс, Нью-Мексико, США: Один из самых известных гипсовых пейзажей – пустыня Уайт-Сэндс в Нью-Мексико. Это крупнейшее в мире поле гипсовых дюн, занимающее площадь более 275 квадратных миль (710 квадратных километров). Белые сверкающие дюны состоят из чистого гипсового песка. Уникальные свойства гипса позволяют создавать огромные дюны. Частицы гипса отражают солнечный свет, придавая дюнам поразительный белый вид.
• Пустынные пляжи: Гипс часто встречается в пустынных плаях — плоских засушливых участках, которые иногда наполняются водой, но затем испаряются, оставляя после себя корку из различных минералов, включая гипс. Эти гипсовые корки можно найти в таких местах, как пустыня Большого Соленого озера в Юте и Щелочная равнина в Калифорнии.
• Солончаки: Гипс является распространенным компонентом солончаков, которые представляют собой обширные плоские участки с соляной коркой на поверхности. Эти солончаки часто образуются в засушливых регионах, где вода стекает во впадины, а затем испаряется, оставляя после себя соли, в том числе гипс.

2. Карстовый рельеф и гипсовые пещеры:

• Формирование карстовых ландшафтов: Карстовая топография — это уникальный тип ландшафта, характеризующийся растворением растворимой коренной породы, обычно известняк, но иногда гипс под действием воды. Гипсовые карстовые ландшафты встречаются реже, чем известняковые карстовые, но имеют схожие черты. В районах с богатой гипсом коренной породой растворение гипса слегка кислой дождевой водой приводит к созданию характерных форм рельефа.
• Гипсовые пещеры: Гипсовые пещеры, также известные как гипсовые карстовые пещеры, образуются в результате растворения гипса грунтовыми водами. По мере того, как слабокислая вода просачивается через богатую гипсом коренную породу, она постепенно растворяет гипс, создавая подземные пустоты и ходы. Со временем эти пустоты могут увеличиваться, образуя сложные системы пещер с уникальными гипсовыми образованиями, включая кристаллы селенита.
• Кристаллы селенита: Гипсовые пещеры часто известны своими красивыми кристаллами селенита, которые могут вырастать до внушительных размеров. Эти полупрозрачные призматические кристаллы являются визитной карточкой гипсовых пещер и придают им эстетическую привлекательность. Яркими примерами являются Пещера кристаллов в мексиканской шахте Найка, в которой содержатся одни из крупнейших в мире кристаллов гипса.
• Карстовые воронки и Cenotes: В гипсовых карстовых ландшафтах растворение гипса может привести к образованию провалов и сенотов (естественных провалов, заполненных грунтовыми водами). Эти особенности можно обнаружить в районах с гипсовыми породами, и они часто используются в качестве источников пресной воды в засушливых регионах.

Растворимость гипса в воде и его склонность к растворению в слабокислых условиях делают его важным компонентом карстовых ландшафтов, известных своими уникальными геологическими особенностями. Будь то огромные гипсовые дюны в пустынях или сложные подземные миры гипсовых пещер, присутствие гипса оставляет отчетливый след в географии и рельефе Земли.

Рекомендации

• Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
• Дана, JD (1864). Руководство по минералогии… Wiley.
• Справочник минералогия. [онлайн] Доступно по адресу: http://www.handbookofmineralogy.org [По состоянию на 4 марта 2019 г.].
• Информация о минералах, данные и местонахождения.. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.mindat.org/ [Доступно. 2019].
• Науки о Земле | Колледж Смита. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.smith.edu/academics/geosciences [По состоянию на 15 марта 2019 г.].