Gips Kategori VII : sulfater, selenater, tellurater, kromater, molybater, wolframater | |
Gips og svovel (32 × 18 cm ). Sicilia. | |
Generell | |
---|---|
CAS-nummer | |
Strunz-klasse |
7.CD.40
7 SULFATER (SELENATER, TELLURATER) |
Dana sin klasse |
29.6.3.1
Sulphates |
Kjemisk formel | CaSO 4 2 H 2 O |
Identifikasjon | |
Form masse | 172,171 ± 0,011 amu H 2,34%, Ca 23,28%, O 55,76%, S 18,62%, |
Farge | fargeløs, men også hvit til lysegrå, noen ganger grønngrå, rødlig, gul, honninggul, gulaktig, grønn, oransje, rosa, rosa rød, rødlig, lysebrun til brunaktig, den vanlige til lysfargede fargen øker med økende farge. |
Krystallklasse og romgruppe | prismatisk; A 2 / a eller I 2 / a |
Krystallsystem | monoklinisk |
Bravais nettverk | sentrert A eller I ifølge forfatterne |
Macle | vanlig på {100}, svalehale tvillinger. På 110 eller {101}, sommerfugl tvilling eller spydspiss. Sjelden {209}. Tverrformede tvillinger. |
Spalting | perfekt på {010}, netto på {100} og {011} |
Gå i stykker | uregelmessig, glatt, skjellete, noen ganger conchoidal eller fibrøs |
Habitus | velutviklede, tabellformede eller flate krystaller, noen ganger langstrakte utover en meter, lentikulære, prismatiske, ofte tvillinger, assosiert med rosetter eller rosa ... men ofte massive, lamellære eller fibrøse, i mer eller mindre grove krystallklaser, mer eller mindre fint, mer eller mindre sengetøy |
Mohs skala | 1,5-2 (2 per definisjon) |
Linje | Hvit |
Sparkle | glasslegem til silkeaktig, perle til glitrende, subvitøs til kjedelig for kompakte varianter, ofte perle og perle på ansikter eller spaltingsflater, noen ganger fibrøs for fibrøse varianter eller bare kjedelig og jordaktig. |
Optiske egenskaper | |
Brytningsindeks | a = 1,519-1,521, b = 1,522-1,523, g = 1,529-1,530 |
Pleokroisme | Nei |
Dobbeltbrytning | biaksial (+); 0,0090-0,100 2V = 58 ° |
Ultrafiolett fluorescens | gul, oransje, blå eller grønn under lange UV-stråler; fosforescerende grønnhvit under UV. Fluorescens og fosforcens er mer markert etter oppvarming. |
Åpenhet | gjennomsiktig til gjennomsiktig, gjennomsiktig til ugjennomsiktig |
Kjemiske egenskaper | |
Tetthet | 2.31 - 2.33 |
Smeltepunkt | Blir hemihydrat på 125 til 130 ° C ; blir vannfri ved 163 ° C . ° C |
Smeltbarhet | Ganske vanskelig å smelte sammen. Arkene løsnes ved kalsinering og smelter, og slipper ut vann. Gips formasjon pulveraktig opak og fra 120 ° C , og deretter generelt anhydritt utover 200 ° C . |
Løselighet | Oppløses i varm HCl, 2,04 g · L -1 i vann ved 20 ° C og 1,8 g · L -1 for å 80 ° C . |
Kjemisk atferd | fleksibel, men uelastisk, smuldrende seighet, uten reaksjon på syrer |
Fysiske egenskaper | |
Magnetisme | Nei |
Radioaktivitet | noen |
Enheter av SI & STP med mindre annet er oppgitt. | |
Den gips er et mineral bestående av sulfat -dihydrat av kalsium , med kjemisk formel CaSO 4 · 2 H 2 O.
Det samme ordet, gips , betegner også en større evaporite stein , bestående hovedsakelig av mineralet gips.
Den nøytrale gresk-latinsk gips , lånt fra det greske γύψος ( gypsos ), betegner gips stein , gips, til og med kalk og sement generelt, men særlig gips til sin gamle programmer, statue eller stående i gips fra tidspunktet for Juvenal .
En falsk hellensk etymologi hevder å spalte de greske gupsosene i gê (jord) og ipson (å brenne). Det ville altså være “jorden (stein, jordbasert element) som stekes i ilden”. Men ordets rot er sannsynligvis semittisk fordi kunnskapen om gips og kunsten å skaffe plaster av forskjellige kvaliteter er bevist i det gamle Egypt. Puss blandet med fin sand danner grunnlaget for mørtel som brukes til bygging av pyramider og graver.
Den tidligere franske tidlig XIII th århundre kjenner begrepene GIP , gif eller kjerne utpeker så mye som gips. Middelalderens latin påvirket gipsskriptet , bevist i 1464 før den humanistiske omskrivningen som ga gips på fransk. Engelsk har beholdt det lærte gresk-latinske skriptet gips . På tysk opprettholder der Gips eller den alsaceiske dialekten Gips den samme forvirringen som gammel fransk eller engelsk mellom gips (ombukket kokt form eller ikke) og mineralet eller den første steinen. Adjektivet gips er ikke bevist på moderne fransk før 1560.
Tidligere henviste gipsere til naturlig gips eller anhydrid som månestein . De mente at den gjennomsiktige varianten ga mineralbildet til månen. Det ser ut til at denne tradisjonen, også antatt en månepåvirkning på dannelsen av flere varianter eller gipsens termiske ustabilitet, er gresk-romersk, siden det greske ordet σεληνη (selêné), kjent i hele imperiet for å betegne månen, var en annen navn på gips. Selenitt, et begrep for vitenskapelig dannelse, avledet av det eldgamle gresk-latinske begrepet sēlēnītes (maskulin) eller sēlēnītis (feminint), månestein (lithos) (sēlēna), betegner ukritisk bergarter og mineraler basert på kalsiumsulfat, hovedsakelig gips og anhydrid tidlig XVII - tallet , i god tid før de spesialiserte seg i en høyspesifikk krystallinsk form.
Gipsarbeiderne eller gipsarbeiderne skilte tydelig gipsstein eller gipsstein fra rågipsen , som nettopp har hentet fra det herdede og tørre gipset etter installasjon, det levende gipset eller gipset for å gjenopplive enten det fine pulveret av gips for å kunne sette av dødt gips , det vil si et gipspulver, som tidligere var fuktet uten noen innstillingskraft.
Kalsiumsulfathemihydrat og dihydrat, nemlig gips og gips henholdsvis anhydritt er kjemiske arter nettopp oppkalt etter Lavoisian nomenklatur, av franske kjemikere arbeider på den kjemiske forståelsen av gips siden slutten av XVIII th århundre .
Tvetydighet av begrepet selenitt
Stedsnavn:
Det rene mineralet er lett, med en tetthet på 2.317. Dens krystallinske ansikter har et gjennomsiktig, perleformet eller silkeaktig glassaktig utseende, som lett kan observeres når gipsen er fargeløs eller litt farget. Myk, riper med neglen som etterlater et hvitt merke, den splittes og oppløses lett. Mineralet ble brukt som standard for å definere hardhetsgraden 2 i Mohs-skalaen opprinnelig.
Gips er lett løselig i rent vann, dvs. en maksimal løselighet på 2,5 g per liter under normale temperatur- og trykkforhold . Løseligheten av gips pr 100 g av rent vann, som er 0,223 g ved 0 ° C (kaldt vann) og 0,257 g ved 50 ° C . Oppløsnings er mer effektiv mellom 30 og 40 ° C . Passasjen i løsning eller oppløsning er generelt umerkelig for øyet. Vannet som solubiliserte seg fra gipsen ble av de gamle kjemikerne kalt selenitt vann , eller tidligere " månevann " i middelalderens tradisjon for gipsere. Dette selenitous vannet er uegnet til matlaging og såping av tøy. Det ble en gang hatet av vaskekvinner og husmødre eller kokker, men også av smed og steinhugger , fordi gips eller forbindelser av familien av kalsiumsulfater, anhydritter, plaster, mirabilitt ... mer eller mindre løselig, eller bæres av støv etter tørking, fremmer rust av jern, for eksempel tidligere forvitring av steiner. Nedbrytningen av selenitt vann, under påvirkning av organisk materiale i et anaerobt miljø, er også pestilensielt og frigjør hydrogensulfidgass H 2 S.
Mineralet gips kan ikke kjennetegnes av syre brusende. Vann fylt med karbondioksid eller litt surt har ingen innvirkning på mineralet. Gips er imidlertid løselig i sterke syrer, spesielt lett saltsyre. Det er også løselig i glyserol, fortynnede oppløsninger av syrer, ammoniumsalter, natriumperoksodisulfat, eller til og med natriumklorid og / eller magnesiumklorid . Alle disse sistnevnte fortynnede løsningene fremmer oppløsningen av gipsen. Det er uoppløselig i baser og vanlige organiske løsningsmidler.
Et gjennomsiktig ark med gips blekner og smuldrer deretter opp når det varmes opp litt. Det faller i pulver etter å ha generert en våt tåke. Hvis oppvarmingsprøven utføres i et tilstrekkelig langstrakt glassprøverør, etterlater det bare en liten pulverformig masse og en karakteristisk tåke på bunnen av røret, som kondenserer og samles i små vanndråper, på veggene på røret lengst fra oppvarmingen sone.
Plassert i en flamme, forfaller gipsen, bleker og eksfolierer.
Oppvarmet mellom 120 og 130 ° C , nedbrytes dette minerallegemet til et fint pulver av kalsiumsulfathemihydrat, fremdeles ofte kalt gips eller tilsvarer mineralogi til bassanitt .
CaSO 4 .2H 2 Ofast krystall → CaSO 4. ½H 2 Opulver eller fast masse mer eller mindre pulverformig + 3 / 2H 2 OVann dampUnder normale trykkforhold, er tapet av tre halv mol av den ovennevnte reaksjonen hurtig ved 128 ° C . Men tapet av to mol vann kan være fullstendig ved 163 ° C , med følgende reaksjon:
CaSO 4. ½H 2 Opulver eller fast masse → CaSO 4 anhydridpulver eller vannfri masse + 1/2 H 2 Ovanndamp .I praksis er reaksjonene som presenteres fortsatt veiledende. Fra 60 ° C til 200 ° C , med variabel kinetikk, vises forskjellige metastabile allotrope former av hemihydrater og deretter av anhydritter. De må ofte pulveriseres, fordi de fleste ikke har pulverform konsistens så snart de dannes.
La oss kort legge til at gips, som anhydrid , brukes til industriell produksjon av gips . Ved oppvarming oppnås et sulfathemihydrat som etter sliping danner et bindemiddel som rehydrerer til gips ved kontakt med vann. Innstillingen av gipset kan forklares med en toving av gipsnåler som dukker opp igjen.
Gips har plastegenskaper som er karakteristiske for fordampningsmineraler, når det utsettes for høyt trykk, kan det strømme og utgjøre en glidende såle, på grunn av tyngdekraften eller tangentielt trykk. Fjell som hviler på gipsbanker er utsatt for å bli glidd, hellet eller glidd bort av sengelast .
Gips krystalliserer i henhold til veldig forskjellige ansikter og har på grunn av de mange aspektene ved krystallene ekstremt forskjellige varianter. De første fem variantene, noen ganger mikrokrystallinske eller med små, kompakte eller sammenfiltrede krystaller, er hovedsakelig til stede i bergart. Disse er i hovedsak varianter av vane :
Den krystallstruktur av gips synes enkel, med sin elektrisk nøytrale [Ca (SO 4 )] 0 arkene holdt av vannmolekyler (H 2 0) 0 . Gruppene av S- O 4 -2- tetraedre , som inneholder svovel i sentrum av et tetraeder, og de fire oksygen ved de fire toppunkter, er uavhengige og arrangert i to parallelle plan. De er hver bundet av et av oksygenatomer til tre Ca 2+ kationer . De Ca 2 + kationer til en tredjedel av tykkelsen av platen er plassert mellom tre SO 4 2- grupper . De er omgitt av seks oksygen, i tillegg til to vannmolekyler (H 2 0) 0 plassert på et plan utenfor arket.
Den indre kohesjonen av arket er mye større enn kohesjonen mellom ark, gitt bare av svake van der Waals- bindinger mellom de homologe vannmolekylene i to naboblad. Sistnevnte er enda svakere hvis Na + -ionen legger seg der.
Denne ioniske arkitekturen gjør det mulig å forklare de tre klyvingene av gips, den første kvalifisert som "enkel og perfekt", den andre som "god", og den tredje som "fiber". Kjemikere kan også begynne å resonnere om den store industrielle anvendelsen av gips, fremstilling av gips. Merk at generelt er den mikroskopiske spaltningen av store krystaller som tilhører det monokliniske krystallsystemet , prismatisk klasse, enkel. Men arkene bøyes uten at elastisiteten er spesifikk for glimmer .
Gips er representanten for en isostrukturell gruppe , gipsgruppen :
Den krystallinske formen stammer fra et skrått romboide prisme.
De isolerte krystallene kan være blokkformede, skrå, prismatiske til tabellformede, lamellære, linseformede ... De blir ofte tvillet. Små krystaller samles ofte i lærkefot. Store krystaller pares ofte i spydspisser. Visse krystaller kombineres i ark eller i små fibrøse årer. Det er til og med tabellformede eller lentikulære krystaller, med svakt buede ansikter, men kjemisk analyse avslører urenheter av NaCl.
De store varianter av gips som tidligere ble kalt hver for seg "en selenitt" bevist i 1611 på moderne fransk, når noen få centimeter eller til og med noen få desimeter. De finnes ofte i sand eller leire i nærheten av gipssenger. For samlere betegner den en gips med fine krystaller i gjennomsiktige, multidireksjonelle lameller, eller til og med en gigantisk krystallinsk habitus som samler de mest enorme krystallene. I sistnevnte tilfelle, som i den meksikanske grotten av sverd i Naica, når gjennomsiktige "selenittkrystaller" merket med vertikale striper, apikalt ansikt og perleglans på størrelse med en manns kiste. Denne tekniske bruken ble opprettholdt under angelsaksisk innflytelse, mens bruken av det franske ordet ble redusert. Svært store krystaller blir derfor alltid referert til som selenitter eller “selenittgips” av samlere.
SpaltingDet er hovedsakelig to spalter som danner en vinkel på 60 °. Den første på (010) er veldig perfekt. Det ser ut som mikroformet, i blader og vekter noen ganger veldig tynne, litt fleksible, men likevel uelastiske.
Med en tynnbladet kniv er det lett å dele en stor gjennomsiktig krystall i tynne kniver. Hvert blad, under påvirkning av et lite støt, fragmenterer etter hverandre etter to sprekker, krysser ved 60 °.
Gips, et veldig vanlig mineral, er kjent for de mange morfologiske varianter av krystallene. Det er således beskrevet som spydspiss, Larks fot, fibrøst, jordaktig, kornete, saccharoid, flakgrafitt, spathic, fine lamellær eller selenitt, gjennomsiktig glassaktig eller måne, glimmer, satin spar, sol glitter, sand rose ... og dets hardeste variasjon, med en vakker polering, med en veldig fin granulær masse, brukt av billedhuggere og dekoratører, er til og med oppkalt etter sin ulastelige hvithet av alabast .
Gips er et av de vanligste naturlige sulfatene, en viktig betegnelse for fordampningsavsetninger, fordi det er mer enn halitt. Mineralet vil i prinsippet dannes ved tykk sedimentering under fordampning av sjøvannslaguner avskåret fra havet, ved den første krystalliseringen av saltene i sjøvannet.
De mektige gipsbedene er en del av saltvannssedimentære bergarter , også kalt evaporittbergarter. Lagformasjonen deres eller i lekeplasser eller strender med svingende strender, typisk for overmettet saltvann eller brak miljø, virker åpenbar i en forenklet modell:
Imidlertid spiller filterkarene, de døgn- eller sesongmessige svingningene i temperatur, mulige sjeldne vasker ved flom også en rolle. Saltvannsavsetningene eller komplekse fordampere blir deretter dekket av andre sedimenter, spesielt leirsilter eller leire eller utsatt for andre flere geologiske påvirkninger. Dette er grunnen til at store blokker av gipsbetong dannes ved diagenese i leire og marmor.
Gips kan miste vannmolekylene som holdes tilbake under krystalliseringen fra 42 ° C , eller til og med praktisk talt fra 33 ° C , for å gi anhydrid , den vannfrie krystall av kalsiumsulfat (CaSO 4), som langsomt forvandles tilbake til gips hvis den kommer i kontakt med vann igjen eller hvis temperaturen eller trykket synker. Anhydritt kan utgjøre en lagringsmetode, og deretter blir avleiringen som har nådd overflaten transformert til et lag av gips ved lufthydrering eller ved langsom våtimpregnering.
Gips dannet i tykke lag av evaporitter (marine eller lacustrine) eller som ofte settes inn i sedimentære bergarter, finnes i nærvær av mineraler som anhydrid , aragonitt , kalsitt , celestin , dolomitt , halitt og sulfider .
Gips er også et ganske vanlig nedbørsdepositum fra varme kilder. Gips vises rundt avleiringer ved direkte sublimering av fumaroler, fenomener assosiert i dybden med badolitter . Det kan også ha en vulkansk opprinnelse, spesielt fra varme kilder.
Gips fra metallminer, spesielt i områder med sulfidmalmer som er utsatt for oksidativ nedbrytning av sulfider, kommer fra hydrotermiske vener som er født i kontakt med granittiske plutoner.
Gips er også noen ganger til stede i noen meteoritter .
I ørkenområder genererer sedimentære forekomster omarbeidet av vinderosjon, med avsetning og gjenoppretting av vinden, den gradvise opphopningen av gipssand i imponerende sanddyner, noen ganger sammensatt av nesten rene eroderte mineraler, som ved White Sands i New-Mexico. Noen ganger sprer vinden ganske enkelt de fine krystallene, som til slutt utgjør tilslag i "rosetter", med mer eller mindre brune eller rødlige farger, ofte med kjerner av forskjellig opprinnelse i utgangspunktet (kalkholdig eller kiselaktig sand, leire ...), på steder for innskudd.
I Frankrike vises betydelige forekomster av gips mellom −250 og −33 millioner år.
De viktigste forekomster av gips, intenst utnyttet i den moderne økonomien, er banker av fordampede bergarter, tilstrekkelig kraftige.
I antikken ble spesielt rene gipskrystaller, skåret i tynne gjennomsiktige eller gjennomsiktige blader, brukt til fremstilling av vinduer, uten glass, slik Plinius den eldre bekrefter .
Merk at denne tekniske bruken ikke er isolert: mange eldgamle kilder vitner om bruken av gips som konstruksjons- og dekorasjonsmateriale i det fri, ganske vanlig i tørre regioner.
For tiden utvinnes gips hovedsakelig for produksjon av gips .
Dens utnyttelse oversteg 60 millioner tonn i 1980. Cirka 75% av gipsen som blir utnyttet, brukes til fremstilling av "gips i Paris".
Den industrielle produksjonen av gips er ved banal utfelling av kalsiumsulfat i forskjellige industrielle prosesser, inkludert:
Mange studier har blitt utført for å erstatte den med naturlig gips, spesielt ved fremstilling av gipsfliser . Tørking av sistnevnte viste seg å være uoverkommelig . Imidlertid tilveiebringer fremstillingen av α forskjellige hemihydrat av kalsiumsulfat , oppnådd ved autoklavering i nærvær av mineraltilsetningsstoffer, betydelig større krystaller og tørking som er mye billigere;
Av fosforgips eller gips inneholdende forskjellige urene kalsiumfluorfosfat, jern eller aluminium er et biprodukt fra fremstillingen av fosforsyre H 3 PO 4 . Den våte fosfogipsprosessen starter fra angrep av trikalciumfosfat av varm svovelsyre .
Den ideelle reaksjonen hvis trikalciumfosfat var rent ville være: