В каких породах содержится гипс
Гипс — минерал, водный сульфат кальция. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром. Один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала. Название происходит от греч. гипсос, что в древности обозначало и собственно гипс, и мел. Плотная снежно белая, кремовая или розовая тонкозернистая разновидность гипса известна как алебастр
СТРУКТУРА
Химический состав — Ca[SO4] × 2H2O. Сингония моноклинная. Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп [SO4]2-, тесно связанные с ионами Ca2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы H2O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.
СВОЙСТВА
Цвет самый разный, но обычно белый, серый, жёлтый, розовый и т.д. Чистые прозрачные кристаллы бесцветны. Примесями может быть окрашен в различные цвета. Цвет черты белый. Блеск у кристаллов стеклянный, иногда с перламутровым отливом из-за микротрещинок совершенной спайности; у селенита — шелковистый. Твёрдость 2 (эталон шкалы Мооса). Спайность весьма совершенная в одном направлении. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки. Плотность 2,31 — 2,33 г/см3.
Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38°, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107° вследствие образования «полугидрата» — CaSO4 × 1/2H2O.
При 107°C частично теряет воду, переходя в белый порошок алебастра, (2CaSO4 × Н2О), который заметно растворим в воде. В силу меньшего количества гидратных молекул, алебастр при полимеризации не даёт усадки (увеличивается в объеме прибл. на 1%). Под п. тр. теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени даёт CaS. В воде, подкисленной H2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л. растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.
МОРФОЛОГИЯ
Кристаллы благодаря преимущественному развитию граней {010} имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой. Двойники срастания часты и бывают двух типов: 1) галльские по (100) и 2) парижские по (101). Отличить их друг от друга не всегда легко. Те и другие напоминают собой ласточкин хвост. Галльские двойники характеризуются тем, что рёбра призмы m {110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l {111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках рёбра призмы Ι {111} параллельны двойниковому шву.
Встречается в виде бесцветных или белых кристаллов и их сростков, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Характерны сростки в виде «розы» и двойники — т.наз. «ласточкины хвосты»). Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также плотные сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов и скрытокристалличесих масс. Также слагает цемент песчаников.
Обычны псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и др., так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Широко распространённый минерал, в природных условиях образуется различными путями. Происхождение осадочное (типичный морской хемогенный осадок), низкотемпературно-гидротермальное, встречается в карстовых пещерах и сольфатарах. Осаждается из богатых сульфатами водных растворов при усыхании морских лагун, солёных озёр. Образует пласты, прослои и линзы среди осадочных пород, часто в ассоциациях с ангидритом, галитом, целестином, самородной серой, иногда с битумами и нефтью. В значительных массах он отлагается осадочным путем в озёрных и морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще не высока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит и затем уже другие, более растворимые соли, т.е. гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.
В России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарстане, в Архангельской, Вологодской, Горьковской и других областях. Многочисленные месторождения верхнеюрского возраста устанавливаются на Сев. Кавказе, в Дагестане. Замечательные коллекционные образцы с кристаллами гипса известны из месторождения Гаурдак (Туркмения) и других месторождений Средней Азии (в Таджикистане и Узбекистане), в Среднем Поволжье, в юрских глинах Калужской области. В термальных пещерах Naica Mine, (Мексика) были найдены друзы уникальных по размерам кристаллов гипса длиной до 11 м.
ПРИМЕНЕНИЕ
Сегодня минерал «гипс» — это в основном сырье для производства α-гипса и β-гипса. β-гипс (CaSO4·0,5H2O) — порошкообразный вяжущий материал, получаемый путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4·2H2O при температуре 150—180 градусов в аппаратах, сообщающихся с атмосферой. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок называется строительным гипсом или алебастром, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс.
При низкотемпературной (95-100 °C) тепловой обработке в герметически закрытых аппаратах образуется гипс α-модификации, продукт измельчения которого называется высокопрочным гипсом.
В смеси с водой α и β-гипс твердеет, превращаясь снова в двуводный гипс, с выделением тепла и незначительным увеличением объема (приблизительно на 1 %), однако такой вторичный гипсовый камень имеет уже равномерную мелкокристаллическую структуру, цвет различных оттенков белого (в зависимости от сырья), непрозрачный и микропористый. Эти свойства гипса находят применение в различных сферах деятельности человека.
Гипс (англ. Gypsum) — CaSO4 * 2H2O
| Молекулярный вес | 172.17 г/моль |
| Происхождение названия | От греческого γύψος (gyps) означающего «мел» или «штукатурка», «burned» mineral. |
| IMA статус | действителен |
КЛАССИФИКАЦИЯ
| Strunz (8-ое издание) | 6/C.22-20 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 7.CD.40 |
| Dana (7-ое издание) | 29.6.3.1 |
| Dana (8-ое издание) | 29.6.3.1 |
| Hey’s CIM Ref. | 25.4.3 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Цвет минерала | бесцветный переходящий в белый, часто бывает окрашен минералами-примесями в жёлтый, розовый, красный, бурый и др.; иногда наблюдается секториально-зональная окраска или распределение включений по зонам роста внутри кристаллов; бесцветный во внутренних рефлексах и напросвет. |
| Цвет черты | белый |
| Прозрачность | прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный |
| Блеск | стеклянный, близкий к стеклянному, шелковистый, перламутровый, тусклый |
| Спайность | весьма совершенная легко получаемая по {010}, почти слюдоподобная в некоторых образцах; по {100} ясная, переходящая в раковистый излом; по {011}, дает занозистый излом {001} |
| Твердость (шкала Мооса) | 2 |
| Излом | ровный, раковистый |
| Прочность | гибкий |
| Плотность (измеренная) | 2.312 — 2.322 г/см3 |
| Радиоактивность (GRapi) | 0 |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Тип | двуосный(+) |
| Показатели преломления | nα = 1.519 — 1.521 nβ = 1.522 — 1.523 nγ = 1.529 — 1.530 |
| Максимальное двулучепреломление | δ = 0.010 |
| Оптический рельеф | низкий |
| Плеохроизм | не плеохроирует |
| Рассеивание | сильная r > v наклонная |
| Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | флюоресцентный, оранжево-желтый |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Точечная группа | 2/m — Моноклинно-призматический |
| Пространственная группа | A2/a |
| Сингония | моноклинный |
| Параметры ячейки | a = 5.679(5) Å, b = 15.202(14) Å, c = 6.522(6) Å, β = 118.43° |
| Морфология | от тонких до толстых плоских кристаллов, {010} с {111} и {120}; кристаллы могут быть искаженными, согнутыми или скрученными |
| Двойникование | {100} («ласточкин хвост»), очень часто, с входящим углом, обычно образованным по {111}; по {101} в качестве контактных близнецов («бабочка» или «в форме сердца»), а также по {111}; по {209} как крестообразные проникающие близнецы |
mineralpro.ru
28.07.2016
Источник
Гипс – природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата – двуводный сульфат кальция CaSO4 • 2H2O и в безводном состоянии – ангидрит CaSO4.
В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.
Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м•K).
Природный двуводный гипс – горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO4 • 2H2O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы. Плотные образования гипса называют гипсовым камнем.
Структурные различия
По внешнему виду и строению горной породы различают:
- кристаллический прозрачный гипс;
- пойкилитовый или песчанистый гипс – кристаллы, переполненные песком.
- гипсовый шпат – пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
- селенит – параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
- зернистый гипс;
- алебастр – наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.
Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.
Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.
Физические свойства гипса
| двуводный гипс | Ангидрит | |
| Молекулярный вес, г/моль | 172.17 | |
| плотность, г/см3 | 2,2 – 2,4 | 2,9 – 3,1 |
| твердость по шкале Мооса | 2 | 3 – 4 |
| Прочность при сжатии, МПа | 80 | 60 – 80 |
| Растворимость в воде (г/л) при 20 °С, % | 0,2 | |
| Теоретический состав СаО по массе, % | 32,56 | 41,2 |
| Теоретический состав SO3 по массе, % | 46,51 | 58,8 |
| Теоретический состав H2O по массе, % | 20,93 | – |
Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита
В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая. Слои образованы, с одной стороны, ионами Са2+ и группами SO4-2, а с другой – молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са2+ и SO4-2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.
В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.
Нагревание гипса
Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:
- при 80-90°С выделяется некоторое количество Н20;
- при 140°С гипс переходит в полугидрат;
- при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
- при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.
Растворимость гипса
Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38 °С, а затем довольно быстро падает.
Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования “полугидрата” – CaSO4 • 0,5H2O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH4)2SO4 и минеральных кислот).
Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.
Гипс от греческого – штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:
- низкая твердость;
- обильный возгон воды в закрытой трубке;
- в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
- относительно плохо растворяется в воде и кислотах.
Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.
Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.
Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.
CaSO4 + NaCl = NaSO4 + CaCl2
CaSO4 + MgCl = MgSO4 + CaCl2
Разновидность гипса
Селенит
Селенит – это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко – гематит, серу, органические примеси.
Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..
Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.
Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.
Алебастр
Название “alabastrites”, появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для “остекления” окон.
Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса – порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4 • 2H2O при температуре от 100°C и выше.
Ангидрит
Ангидрит (от др.-греч. “лишённый воды”) – безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.
При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.
Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.
Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом – с другой.
В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.
Источник
Камень гипс практически везде: в стенах домов, в ювелирных изделиях, в больнице, в произведениях искусства.
Многоликий камень выглядит всегда по-разному.
От Античности до наших дней
История простого камня уходит в древность. У Плиния много описаний видов алебастра, о местах его добычи. В трудах ученого этот минерал называется alabastrites. Использовали его в строительном деле, для изготовления сосудов, ламп, саркофагов.
В Египте на рельефе из гробницы правителя Гермопольского нома Тхутихотепа изображена перевозка сидящей на троне статуи этого правителя: по надписи, эта статуя, высотой ок. 6,50 м, была сделана из хатнубского алебастра.
Алебастровые сосуды считались лучшими для хранения благовоний.
Свойства минерала
Химическая формула горной породы — CaSO4·2H2O.
Класс минерала — сульфаты.
Характеристики:
- Минерал может быть бесцветным или окрашенным в разные цвета и оттенки — розоватый, серый с оттенками красными, бурыми, голубыми.
- В кристаллах блеск стеклянный, в волокнистых структурах шелковистый.
- Твердость 2 по шкале Мооса.
- Спайность весьма совершенная в одном направлении (легко расщепляется на тонкие листики).
Свойства гипса:
- растворим в воде (лучшая растворимость при температуре 37-38°С);
- устойчив к механическим воздействиям;
- имеет низкую теплопроводность;
- высокая устойчивость к повышенным температурам. При контакте с открытым пламенем в течение 6-7 часов проявляются следы разрушения.
Гипс материал гипоаллергенный.
| Формула | CaSO4·2H2O |
|---|---|
| Физические свойства | |
| Цвет | Белый, оттенки серого и красного |
| Цвет черты | Белый |
| Блеск | Стеклянный до перламутрового |
| Твёрдость | 1,5—2,0 |
| Спайность | Весьма совершенная |
| Излом | Неровный; гибок, но не эластичен |
| Плотность | 2,2—2,4 г/см³ |
| Кристаллографические свойства | |
| Сингония | Моноклинная |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,52 |
Разновидности
Минералы гипса будут отличаться по месту «происхождения». В почвах пустынь образуются друзы, одиночные кристаллы, «розы пустыни», «ласточкины хвосты».
Виды гипса:
- алебастр — мелкозернистый, разных цветов минерал;
- селенит — структура параллельно-игольчатая, имеет шелковистый блеск;
Селенит необработанный персиковый
- марьино стекло (девичий лед) — формируется при расслоении крупных таблитчатых кристаллов.
Минералогическая энциклопедия 1790 г. упоминает:
«марьино стекло… одной из разновидностей гипса: гипс зеркальный, зеленит, зеркало ослиное, марьино стекло состоит из таких листочков, которые сколько ни тонки, однако могут разделиться на другие листочки».
Месторождения
Гипс — горная порода и породообразующий минерал.
Происхождение породы древнее. Она образовалась в пермский период в процессе испарения и осаждения больших, мелких водоемов. Вторичный гипс образуется там, где смешиваются сульфатные и кальциевые минеральные воды.
Гипс можно добывать в России, им богаты:
- Нижегородская область;
- Пермский край;
- Волгоградская область;
- Карачаево-Черкесия;
- Краснодарский край.
Познавательно: половина мирового запаса минерала расположена в России.
Месторождениями за рубежом обладают:
- Канада;
- США;
- многие страны Европы;
- Мексика.
Роза пустыни
В Сахаре встречаются необычные гипсовые образования, напоминающие цветы. Называют их «розы пустыни». Некоторые достигают веса до 400 кг, а рост у них более метра. Влюбленные дарят эти «розы» в знак любви.
Образуются каменные цветы, когда выпадает дождь над песками, богатыми гипсом. На жаре влага быстро испаряется, образуются «лепестки»-кристаллы гипса.
Применение
Гипс подходит для изготовления слепков зубов (стоматология). Скульптурный гипс применяется в изготовлении уличной скульптуры, предметов интерьера (вазы, столешницы, сувениры).
Интересно: во время войны в США статуэтки Оскара — высшей премии кино — делали не из металла, а из гипса. После войны эти награды заменили на традиционные металлические (позолоченный сплав олова и свинца).
Минерал используется для производства:
- Строительных смесей (штукатурка, шпатлевка, наливные полы).
- Гипсобетона, гипсокартона.
- Декоративного камня, имитации мрамора.
- Входит в состав портландцемента.
- Сульфата аммония (удобрение).
- Высших сортов писчей бумаги (как наполнитель).
- Как флюс при выплавке никеля.
Применение минерала в качестве имитатора мрамора в производстве облицовочных плит обусловлено свойствами гипса. Это высокие декоративные качества, способность легко полироваться и обрабатываться.
Познавательно: блоки пирамиды Хеопса скреплены гипсовым раствором.
Плюсы и минусы строительного гипса ????️
| Достоинства | Недостатки |
| Гипсовые смеси самые доступные и дешевые | Малая прочность; гипсовое покрытие легко повредить |
| При пожаре выдерживает высокие температуры. Влага, выделяющаяся при термическом процессе, уменьшает разрушительное действие огня | Гипс активно поглощает воду, поэтому его применение во влажной среде нежелательно |
| Экологичный, натуральный материал. Создает благоприятный микроклимат | Металлическая арматура внутри гипсовых масс быстро корродирует |
| Имеет низкую теплопроводность, что поможет сохранять тепло в помещении | Сильно намокшие гипсовые изделия могут деформироваться |
Магия
Влияние минерала на человека безопасно, а для аллергикам он подходит идеально.
Поделки из селенита обладают свойствами, усмиряющими страсти. Магия селенита для порывистых людей, не всегда держащих себя в руках.
Амулет из селенита имеет значение для самовлюбленных невеж. Для человека, который «всегда прав», этот амулет незаменим. Он возвращает «непогрешимых» на землю.
Неуверенным в себе, слишком мягким людям такие вещицы противопоказаны.
Уход за сувенирами
Изделия из селенита очень мягкие, обращаться с ними лучше бережно.
Отличить нежный селенит просто — стоит посильнее нажать ногтем, и на камне останется след.
Фигурка из селенита
Подробно о том, как ухаживать за такими сувенирами, написано в статье о селените.
Купить
Цена строительных смесей с гипсом демократична. Стоимость килограмма начинается с 5 руб/кг.
Купить сувенирные изделия из селенита или алебастра будет стоить дороже. Например, «Мешочек добра» обойдется в 163 рубля.
Источник