Gips - Gypsum

Gips
Gypse Caresse.jpg
Generell
Kategori Sulfatmineraler
Formel
(gjentagende enhet)
CaSO
4
· 2 H 2 O
Strunz -klassifisering 7. CD.40
Krystallsystem Monoklinisk
Krystallklasse Prismatisk (2/m)
HM -symbol : (2/m)
Romgruppe Monoclinic
Space gruppe : I 2 / a
Enhetscelle a = 5.679 (5), b = 15.202 (14)
c = 6.522 (6) [Å]; p = 118,43 °; Z = 4
Identifikasjon
Farge Fargeløs (i overført lys) til hvit; ofte farget andre fargetoner på grunn av urenheter; kan være gul, brun, blå, rosa, mørk brun, rødbrun eller grå
Krystallvane Massiv, flat. Langstrakte og generelt prismatiske krystaller
Twinning Veldig vanlig på {110}
Spaltning Perfekt på {010}, tydelig på {100}
Brudd Conchoidal på {100}, splintery parallelt med [001]
Utholdenhet Fleksibel, uelastisk
Mohs skala hardhet 1,5–2 (definere mineral for 2)
Glans Glassaktig til silkeaktig, perleaktig eller voksaktig
Strekk Hvit
Diafanitet Gjennomsiktig til gjennomsiktig
Spesifikk tyngdekraft 2.31–2.33
Optiske egenskaper Biaxial (+)
Brytningsindeks n α = 1.519–1.521
n β = 1.522–1.523
n γ = 1.529–1.530
Birefringence δ = 0,010
Pleokroisme Ingen
2V vinkel 58 °
Smeltbarhet 5
Løselighet Varm, fortynnet HCl
Referanser
Store varianter
Satin spar Perle, fibrøse masser
Selenitt Gjennomsiktige og bladede krystaller
Alabaster Finkornet, litt farget

Gips er et mykt sulfat mineral bestående av kalsiumsulfat -dihydrat , med den kjemiske formel CaSO
4
· 2H 2 O
. Det er mye utvunnet og brukes som gjødsel og som hovedbestanddel i mange former for gips , tavle / fortau kritt og gips . Et massivt finkornet hvitt eller lett tonet utvalg av gips, kalt alabaster , har blitt brukt til skulptur av mange kulturer, inkludert antikkens Egypt , Mesopotamia , antikkens Roma , det bysantinske riket og Nottingham-alabastrene i middelalderens England . Gips krystalliserer også som gjennomsiktige krystaller av selenitt . Det dannes som et fordampningsmineral og som et hydreringsprodukt av anhydritt .

Den Mohs Skala definerer gips som hardhetsverdi 2 basert på bunnen av hardhet sammenligning .

Etymologi og historie

Ordet gips er avledet av det greske ordet γύψος ( gips ), "gips". Fordi steinbruddene i Montmartre -distriktet i Paris lenge har møblert brent gips ( kalsinert gips) brukt til forskjellige formål, ble dette dehydrert gipset kjent som gips i Paris . Etter tilsetning av vann, etter noen titalls minutter, blir gips av Paris vanlig gips (dihydrat) igjen, noe som får materialet til å herde eller "sette seg" på måter som er nyttige for støping og konstruksjon.

Gips var på gammelengelsk kjent som spærstān , " spydstein ", med henvisning til dets krystallinske fremspring. (Dermed er ordet spar i mineralogi til sammenligning med gips, og refererer til ethvert ikke-malm mineral eller krystall som dannes i spydlignende projeksjoner). På midten av 1700-tallet undersøkte og offentliggjorde den tyske presteskapet og landbruksmannen Johann Friderich Mayer gipsbruk som gjødsel. Gips kan fungere som en kilde til svovel for plantevekst, og på begynnelsen av 1800 -tallet ble det sett på som en nesten mirakuløs gjødsel. Amerikanske bønder var så engstelige for å skaffe den at en livlig smuglerhandel med Nova Scotia utviklet seg, noe som resulterte i den såkalte "gipskrigen" i 1820. På 1800-tallet ble den også kjent som kalksulfat eller sulfat av kalk .

Fysiske egenskaper

Gipskrystaller er myke nok til å bøye seg under håndtrykk. Eksempel på utstilling på Musée cantonal de géologie de Lausanne.

Gips er moderat vannløselig (~ 2,0–2,5 g/l ved 25 ° C), og i motsetning til de fleste andre salter, viser den retrograd løselighet og blir mindre løselig ved høyere temperaturer. Når gips oppvarmes i luft mister det vann og omdannes først til kalsiumsulfathemihydrat , (bassanitt, ofte ganske enkelt kalt "gips") og, hvis det varmes opp ytterligere, til vannfritt kalsiumsulfat ( anhydrit ). Som med anhydrit , er løseligheten av gips i saltoppløsninger og i saltlake også sterkt avhengig av NaCl (vanlig bordsalt) konsentrasjon.

Gipsstrukturen består av lag med kalsium (Ca 2+ ) og sulfat ( SO
4
2-
) ioner tett bundet sammen. Disse lagene er bundet av ark med anionvannmolekyler via svakere hydrogenbinding , noe som gir krystallet perfekt spaltning langs arkene (i {010} planet).

Krystall varianter

Gips forekommer i naturen som flate og ofte tvinnede krystaller , og gjennomsiktige, spaltbare masser som kalles selenitt . Selenitt inneholder ingen signifikant selen ; Begge stoffene ble oppkalt etter det gamle greske ordet for månen .

Selenitt kan også forekomme i en silkeaktig, fibrøs form, i så fall kalles det ofte "satin spar". Til slutt kan den også være granulær eller ganske kompakt. I prøver i håndstørrelse kan den være alt fra gjennomsiktig til ugjennomsiktig. En veldig finkornet hvit eller lett farget gips, kalt alabaster , er verdsatt for prydarbeid av forskjellige slag. I tørre områder kan gips forekomme i en blomstlignende form, vanligvis ugjennomsiktig, med innebygde sandkorn som kalles ørkenrose . Den danner også noen av de største krystallene som finnes i naturen, opptil 12 m (39 fot) lange, i form av selenitt.

Hendelse

Gips er et vanlig mineral, med tykke og omfattende fordampningssenger i forbindelse med sedimentære bergarter . Innskudd er kjent for å forekomme i lag fra så langt tilbake som den arkaiske eonen . Gips deponeres fra innsjø og sjøvann, så vel som i varme kilder , fra vulkanske damper og sulfatløsninger i vener . Hydrotermisk anhydritt i vener blir vanligvis hydrert til gips av grunnvann ved eksponering nær overflaten. Det er ofte forbundet med mineralene halitt og svovel . Gips er det vanligste sulfatmineralet. Ren gips er hvit, men andre stoffer som finnes som urenheter kan gi et stort utvalg av farger til lokale forekomster.

Fordi gips oppløses over tid i vann, finnes gips sjelden i form av sand. Men de unike forholdene i White Sands National Park i den amerikanske delstaten New Mexico har opprettet en 710 km 2 (270 kvm mi) vidde med hvit gips sand, nok til å forsyne det amerikanske byggebransjen med gips i 1000 år. Kommersiell utnyttelse av området, sterkt motarbeidet av innbyggerne i området, ble permanent forhindret i 1933 da president Herbert Hoover erklærte gipsdynene for et beskyttet nasjonalt monument .

Gips blir også dannet som et biprodukt av sulfid oksidasjon , blant annet av svovelkis oksydasjon , når svovelsyren dannes reagerer med kalsiumkarbonat . Tilstedeværelsen indikerer oksiderende forhold. Under reduserende forhold kan sulfatene den inneholder reduseres tilbake til sulfid av sulfatreduserende bakterier . Dette kan føre til akkumulering av elementært svovel i oljebærende formasjoner, for eksempel saltkupler, hvor det kan utvinnes ved bruk av Frasch-prosessen. Elektriske kraftstasjoner som brenner kull med avgassing av røykgass, produserer store mengder gips som et biprodukt fra skrubberne.

Orbitalbilder fra Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) har indikert eksistensen av gipsdyner i det nordlige polarområdet på Mars, som senere ble bekreftet på bakkenivå av Mars Exploration Rover (MER) Opportunity .

Gruvedrift

Estimert produksjon av gips i 2015
(tusen tonn)
Land Produksjon Reserver
Kina 132 000 Ikke tilgjengelig
Iran 22 000 1600
Thailand 12 500 Ikke tilgjengelig
forente stater 11 500 700 000
Tyrkia 10.000 Ikke tilgjengelig
Spania 6400 Ikke tilgjengelig
Mexico 5.300 Ikke tilgjengelig
Japan 5000 Ikke tilgjengelig
Russland 4500 Ikke tilgjengelig
Italia 4.100 Ikke tilgjengelig
India 3500 39 000
Australia 3500 Ikke tilgjengelig
Oman 3500 Ikke tilgjengelig
Brasil 3300 290 000
Frankrike 3300 Ikke tilgjengelig
Canada 2700 450 000
Saudi -Arabia 2400 Ikke tilgjengelig
Algerie 2200 Ikke tilgjengelig
Tyskland 1800 450 000
Argentina 1400 Ikke tilgjengelig
Pakistan 1300 Ikke tilgjengelig
Storbritannia 1.200 55 000
Andre land 15.000 Ikke tilgjengelig
Totalt i verden 258 000 Ikke tilgjengelig

Kommersielle mengder gips finnes i byene Araripina og Grajaú i Brasil; i Pakistan, Jamaica, Iran (verdens nest største produsent), Thailand, Spania (hovedprodusenten i Europa), Tyskland, Italia, England, Irland og Canada og USA. Store dagbrudd i steinbrudd ligger mange steder, inkludert Fort Dodge, Iowa , som ligger på en av de største gipsforekomstene i verden, og Plaster City, California , USA og East Kutai , Kalimantan , Indonesia. Flere små gruver finnes også på steder som Kalannie i Vest -Australia , hvor gips selges til private kjøpere for tilsetning av kalsium og svovel, samt reduksjon av toksisitet av aluminium på jord til landbruksformål.

Krystaller av gips opp til 11 m (36 fot) lange er funnet i hulene i Naica -gruven i Chihuahua , Mexico. Krystallene trivdes i hulens ekstremt sjeldne og stabile naturlige miljø. Temperaturene holdt seg til 58 ° C (136 ° F), og hulen var fylt med mineralrikt vann som drev krystallens vekst. Den største av disse krystallene veier 55 tonn (61 korte tonn) og er rundt 500 000 år gammel.

Syntese

Syntetisk gips utvinnes via røykgassavsvovling ved noen kullkraftverk. Det kan brukes om hverandre med naturlig gips i noen applikasjoner.

Gips utfelles også på brakkvann membraner , et fenomen kjent som mineralsalt skalering , slik som i løpet av brakkvann vann avsalting av vann med høye konsentrasjoner av kalsium og sulfat . Skalering reduserer membranens levetid og produktivitet. Dette er en av de viktigste hindringene i avsaltingsprosesser for brakkvannsmembraner, for eksempel omvendt osmose eller nanofiltrering . Andre former for skalering, for eksempel kalsittskalering , avhengig av vannkilden, kan også være viktige hensyn ved destillasjon , så vel som i varmevekslere , hvor enten saltløseligheten eller konsentrasjonen kan endre seg raskt.

En ny studie har antydet at dannelsen av gips starter som små krystaller av et mineral som kalles bassanitt ( CaSO
4
· 0,5 H 2 O
). Denne prosessen skjer via en tretrinnsbane:

  1. homogen nukleering av nanokrystallinsk bassanitt;
  2. selvmontering av bassanitt i tilslag, og
  3. transformasjon av bassanitt til gips.

Arbeidsmessig sikkerhet

Folk kan utsettes for gips på arbeidsplassen ved å puste det inn, hudkontakt og øyekontakt. Kalsiumsulfat i seg selv er ikke giftig og er til og med godkjent som tilsetningsstoff, men som pulverisert gips kan det irritere hud og slimhinner.

forente stater

Den Occupational Safety and Health Administration (OSHA) har satt den lovlige grensen ( tillatt eksponerings grense ) for gips eksponering på arbeidsplassen som TWA 15 mg / m 3 for total eksponering og TWA 5 mg / m 3 for respiratorisk eksponering over en 8-timers arbeidsdag. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) har satt en anbefalt eksponeringsgrense (REL) av TWA 10 mg / m 3 for total eksponering og TWA 5 mg / m 3 for respiratorisk eksponering over en åtte timers arbeidsdag.

Bruker

Kart over gipsforekomster i Nord -Ohio, svarte firkanter indikerer plasseringsinnskuddene, fra "Geography of Ohio," 1923

Gips brukes i en lang rekke applikasjoner:

  • Gipsplater brukes først og fremst som overflatebehandling for vegger og tak, og er i konstruksjonen kjent som gipsplater, stein eller gips.
  • Gipsblokker brukes som betongblokker i byggekonstruksjon.
  • Gipsmørtel er en gammel mørtel som ble brukt i byggekonstruksjon.
  • Gipsingredienser brukes i kirurgiske skinner, støpeformer og modellering.
  • Gjødsel og jordbalsam : På slutten av 1700- og begynnelsen av 1800 -tallet var Nova Scotia -gips, ofte referert til som gips, en svært etterspurt gjødsel for hvetemarker i USA. Det brukes også til å forbedre jord med høyt natrium , for eksempel i Zuiderzee-verkene .
  • Brukes til gjenvinning av saltvannsmasse : Når gips tilsettes til sodisk og sur jord, omdannes den svært løsbare formen av bor ( natriummetaborat ) til det mindre oppløselige kalsiummetaboratet, og utbyttbar natriumprosent reduseres også ved bruk av gips.
  • Et bindemiddel i hurtigtørkende tennisbane leire.
  • Som alabaster, et materiale for skulptur, ble det brukt spesielt i den gamle verden før stål ble utviklet, da dets relative mykhet gjorde det mye lettere å skjære.
  • En treerstatning i den antikke verden: For eksempel da tre ble knappe på grunn av avskoging på bronsealder Kreta , ble gips ansatt i byggekonstruksjoner på steder der det tidligere ble brukt tre.
  • En tofu (soyabønnemasse) koagulant, noe som gjør det til slutt en viktig kilde til kalsium i kosten , spesielt i asiatiske kulturer, som tradisjonelt bruker få meieriprodukter .
  • Tilfører hardhet til vann som brukes til brygging .
  • Brukes i baking som deigbalsam, reduserer klebrighet og som bakervarer til kalsium i kosten. Hovedkomponenten i mineralgjærmat.
  • En komponent i Portland sement som brukes til å forhindre blitsinnsetting av betong .
  • Jord/ vann potensialovervåking (jordfuktighet).
  • En vanlig ingrediens i å lage mjød .
  • I middelalderen blandet de skriftlærde og belysere det med blykarbonat (pulverisert hvitt bly) for å lage gesso , som ble påført belyste bokstaver og forgylt med gull i belyste manuskripter.
  • I fotkremer, sjampo og mange andre hårprodukter.
  • Et medisinsk middel i tradisjonell kinesisk medisin kalt shi gao .
  • Visningsplaster i tannlegen.
  • Brukes i soppdyrking for å hindre at korn klumper seg sammen.
  • Tester har vist at gips kan brukes til å fjerne forurensninger som bly eller arsen fra forurenset vann.

Galleri

Se også

Referanser

Eksterne linker