Растворитель для гипса реферат

Обновлено: 22.07.2024

Наряду с известняками и доломитами твердая земная кора содержит также другие растворимые в воде породы, в которых наблюдаются сходные коррозионные (карстовые) явления. В общем любая мономинеральная порода, отложенная из водного раствора, способна к полному, без остатка, растворению в воде.

Известно, что эта группа содержит породы, скорость растворения которых чрезвычайно низка (например, аморфный кремнезем); соответственно формы их денудации не отражают явлений коррозии. Растворение некоторых других происходит гораздо быстрее и может поэтому стать одним из контролирующих факторов рельефообразования. Из этой второй группы прежде всего следует упомянуть каменную соль, затем гипс и ангидрит.

Растворение каменной соли и гипса в воде представляет собой гораздо более простой процесс, чем карбонатное растворение известняка. Его динамика зависит только от коэффициента растворимости рассматриваемого вещества, площади поверхности соприкосновения растворителя и твердой фазы, продолжительности контакта и температуры системы. Углекислота, как усложняющий фактор в растворении известняка, исключается.

Растворимость NaCl (каменная соль) особенно высока и сравнительно мало зависит от температуры. В первом приближении можно сказать, что три части воды (по весу) растворяют одну часть NaCl.

Вопрос с сульфатом кальция не совсем так же прост и ясен в основном из-за того, что необходимо провести различие между гипсом, который содержит две молекулы кристаллизационной воды (CaSO4-2H2O), и ангидритом, который их не содержит. Гипс более растворим, чем ангидрит, но оба намного менее растворимы по сравнению с каменной солью и намного более растворимы по сравнению с известняком. В цифровом выражении гипс в 183 раза, а каменная соль более чем в 25 000 раз более растворимы, чем кальцит в дистиллированной воде при 20° С. Точные цифры приведены в табл. 11. Из нее очевидно, что в интервале, наиболее распространенном в природе (0—20°С), при снижении температуры из насыщенного раствора выпадает в осадок относительно большое количество сульфата кальция. Например, понижение температуры с 10° до 0° С вызовет осаждение около 0,2 г/л гипса; иными словами, при похолодании даже на один градус его образуется около 20 мг/л.

Поэтому, вероятно, прав был Ф. Тромб (Trombe, 1952), обращая внимание на эту сторону процесса при объяснении образования гипса вместе с ледяными сталактитами в пещерах-ледниках. Он приводит пример, что в пещере Дево, расположенной на высоте 2840 м, а также в пропасти Эспаррос в Пиренеях подземные скопления льда сопровождаются большими количествами гипса современной кристаллизации. Ф. Тромб относит эти образования за счет осаждения сульфата кальция из значительно более холодного раствора.

Поведение раствора в зависимости от температуры представлено для гипса и ангидрита на рис. 19.

Растворимость гипса и ангидрита в чистой воде в зависимости от температуры

Далее из табл. 11 видно, что минералогическую форму осадка (либо гипс, либо ангидрит) в немалой степени определяет наличие других солей в растворе. Ангидрит образуется из однокомпонентного раствора только при температуре выше 63,5° С, тогда как из обычной морской воды ангидрит осаждается даже при 25° С; в рассолах, более концентрированных, чем морская вода, температура перехода от гипса к ангидриту еще более низкая.

Вот почему, в частности, в морях чаще всего отлагается ангидрит, а не гипс: даже в условиях, благоприятных для гидратации, эти первичные слои превращаются в гипс только позднее, благодаря последующей абсорбции воды.

Однако переход ангидрита в гипс при поглощении воды требует дополнительного пространства, поскольку этот процесс сопровождается его значительным разбуханием. Один кубический сантиметр ангидрита образует до 1.577 см3 гипса, то есть увеличение объема составляет около 36,5% (Biesse, 1931). В линейном измерении это означает, что каждый сантиметр колонки ангидрита увеличивается до 1,164 см.

В природе ангидрит вспучивается при гидратации только в тех случаях, когда напряжения, вызванные этим процессом, могут быть сняты смещением перегрузки. Чтобы предотвратить гидратацию, достаточно даже давления гипсовых отложений мощностью 4—5 м. Вот почему отложения ангидрита, гораздо более мощные (например, в Стассфурте, в Гарце или в горах Киффхейзер и т. д.), так и остаются ангидритом в течение длительных периодов геологического времени. Гипс образуется только в верхней части толщи отложений, вдоль разломов, и в обрамлении эрозионных полостей внутри самих отложений (фото 1).

В этом определенно и состоит основное различие между коррозионной денудацией известняка и гипсовым карстом. В известняковом карсте любая небольшая трещина в породе имеет потенциальную возможность со временем превратиться в просторный ход, и эта возможность в большинстве случаев реализуется в процессе развития карста. Напротив, в гипсовом карсте никаких глубоких ходов для воды таким способом образоваться не может: мы только что видели, что лишь верхние несколько метров толщи сложены гипсом, а вся остальная масса породы является ангидритом.

Э. Фульда (Fulda, 1912) был первым, кто указал, что если даже по той или иной причине развиваются трещины, которые пронизывают гипсовый кепрок и проникают в ангидрит, то через очень короткое время они все же закроются благодаря разбуханию ангидрита при его превращении в гипс под действием воды, просачивающейся вниз по этим трещинам.

Далее, в противоположность известняку, коррозионное карстование не затрагивает всю массу ангидрита, лежащего выше базиса эрозии, а только гипсовый слой мощностью в несколько метров, покрывающий ангидритовые отложения; центральное же ядро ангидрита остается незатронутым. Исключения, если они вообще имеются, ограничиваются трещинами и полостями, настолько широкими, что никакое разбухание не может их заполнить. Такими исключениями являются структурные и неструктурные трещинные полости, которые при благоприятных условиях гидрологии и окружающей обстановки могут соединиться, потенциально развиваясь как начальные стадии коррозионных и эрозионных гипсовых пещер.

Если игнорировать только что рассмотренные обстоятельства, нельзя получить правдоподобную интерпретацию интенсивности динамики карста, обусловленной процессами денудации ангидрита и гипса, а значит, нельзя проводить морфогенетический анализ гипсового карста. Прежде всего будет непонятно, почему развитие гипсового карста, выраженного рядом форм рельефа, не может достичь в любом районе или климатической зоне степени развития известнякового карста, поставленного в сходные условия, хотя растворимость гипса превышает растворимость известняка почти в 200 раз.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Автор проекта: Малькова А.
учащаяся 9-В класса МБОУ СОШ№1
с.Средняя Елюзань
Руководитель проекта:
Якупова В.А.,
учитель химии

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1 С.СРЕДНЯЯ ЕЛЮЗАНЬ

Введение
Недра земли богаты различными природными полезными ископаемыми – это и уголь, и нефть, и газ, и вода, золото и серебро, свинец, гранит, а также самые на наш взгяд обычные –песок, глина и гипс. Об уникальных свойствах гипса люди знали еще в период античных времен. Первоначально гипс использовался как строительный материал. Еще до нашей эры он использовался в Египте для сооружения пирамид и других архитектурных построек. Массовое добывание материала было начато примерно в 12—13 вв. нашей эры. Имея в своей основе воду, он стал применяться повсеместно в строительстве для штукатурных и отделочных работ. Из гипса изготавливались различные архитектурные элементы. В середине 19 века, а точнее, в разгар Крымской войны, русский хирург Пирогов Н. И. первым применил гипсовую массу во время лечения переломов костей, полученных при огнестрельном ранении. Гипс очень важен для человека: он применяется в медицине, строительстве, искусстве, в качестве удобрения в сельском хозяйстве, в производстве серной кислоты, цемента, эмалей, глазурей и красок. Прозрачный гипс используют в оптической промышленности. История его открытия уходит в века. Но его добыча сопровождается нарушением земной поверхности. Поэтому добывать это полезное ископаемое нужно только в самых необходимых количествах.

Цель проекта:
изучить свойства и области применения гипса

Задачи:
-узнать об истории происхождении гипса
- изучить свойства гипса
-рассмотреть значение гипса в жизни человека.

Свойства гипса : Гипс имеет уникальное свойство — при нагревании, химически связанная вода выделяется их кристаллической решетки, образуя полуводный гипс. Такой гипс может быть легко превращен в порошок. И наоборот, при добавлении воды минерал связывает ее в своей кристаллической решетке, возвращая гипсу изначальную прочность.

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.

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.

Пойкилит (англ. Poikilite) - кристалл или зерно, в котором содержатся многочисленные включения других минералов, которые были захвачены во время роста индивида.

Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.

Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам. Например, разности гипса: "марьино стекло" - пластинчатый гипс, селенит - волокнистый гипс.

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/см 3	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.

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.

Напомню, что алебастр - наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.

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.

Все материалы, представленные на сайте, носят исключительно справочный и ознакомительный характер и не могут считаться прямой инструкцией к применению. Каждая ситуация является индивидуальной и требует своих расчетов, после которых нужно выбирать нужные технологии.

Не принимайте необдуманных решений. Имейте ввиду, что то что сработало у других, в ваших условиях может не сработать.

Администрация сайта и авторы статей не несут ответственности за любые убытки и последствия, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.

Для производства максимально прочных и твердых изделий из гипсовой основы дополнительно используют специальный пластификатор. Данный компонент представляет собой особый мелкий строительный порошок. Он не только позволяет делать конструкции более прочными, но и обеспечивает лучшее сцепление материала при нанесении, пластичность, создание особой пористой структуры.

Что это такое?

Пластификатор для гипсовой массы представляет собой специальный состав, который чаще всего изготавливается на поликарбоксилатной основе. Добавка позволяет значительно улучшать свойства материала.

При использовании пластификатора строительный состав будет легколетучим. Он сможет заполнять все элементы рельефных поверхностей, при этом значительно уменьшается количество пузырьков.

В настоящее время выпускается большое количество таких добавок на разной химической основе.

Как правило, такие порошки имеют светлую окраску (белый, светло-желтый, светло-коричневый). Вещество позволяет значительно повысить качество готового гипсового изделия.

Виды и популярные бренды

На российском рынке строительной продукции можно найти небольшое количество брендов, которые выпускают такие смеси для гипса. На сегодняшний день действующие компании-производители подобных преобразователей выпускают самые разные виды пластификаторов.

Cemmix. Этот производитель выпускает продукцию, которая значительно ускоряет процесс затвердевания массы, она лучше заполняет форму и самоуплотняется. Повышая активность строительных частиц, эти пластификаторы полностью вовлекают материал в работу. Однако при использовании таких дополнительных добавок готовые гипсовые детали могут приобрести другой оттенок (желтый, светло-коричневый).

Данный преобразователь способен увеличивать прочность деталей в 7-10 раз. Кроме того, вещество делает материал пластичным, повышает качество поверхности, образуя поры. При этом использование такого состава несколько замедляет процесс схватывания строительной массы при нанесении.

Если вы приобрели такой пластификатор, следует узнать о некоторых важных правилах хранения. Данное вещество должно размещаться только в закрытой таре.

Хранить его следует в помещении либо под навесом на улице. В любом случае нужно подбирать места со стабильным уровнем влажности.

Назначение

Специальные пластификаторы для гипса могут применяться для создания самых разных конструкций. Нередко такую добавку используют при изготовлении декоративных предметов, которые делают с использованием отливок.

Пластификаторы могут применяться в барельефах. Они берутся и в качестве дополнительного компонента для производства прочной штукатурки. Подобные составы позволяют делать монтаж максимально прочным и надежным.

Советы по выбору

Перед приобретением наиболее подходящего пластификатора следует обратить особое внимание на некоторые нюансы. Так, обязательно посмотрите на основные характеристики продукции. Лучше подбирать продукты, которые обеспечивают максимальную прочность изделий – они должны повышать уровень прочности в 5-10 раз.

Перед покупкой стоит внимательно ознакомиться с составом порошка. В нем не должно содержаться токсичных элементов, которые могут быть опасны для человека.

Кроме этого, помните, что разные варианты пластификаторов предназначаются для разных целей. Так, в строительных магазинах покупатели смогут встретить образцы для фасадов, тротуарных конструкций, декоративных гипсовых изделий.

Чем заменить?

Если вы не хотите покупать готовые пластификаторы для гипса, можно взять простой стиральный порошок. Такой компонент позволит сделать массу более крепкой и прочной. Но при этом добиться такого же результата, как с готовыми пластификаторами, практически невозможно.

Пластификаторы для гипса представляют собой довольно сложные химические вещества. Любые бытовые моющие средства не смогут обеспечить такой же эффективный результат.

Особенности использования

Перед применением специальных добавок для гипсовых смесей следует заранее ознакомиться с инструкцией. Именно в ней будут указания на необходимые дозировки всех составляющих элементов.

Кроме того, стоит помнить, что при использовании таких добавок воды в раствор следует наливать гораздо меньше. Расход пластификатора на 1 килограмм гипса может быть разным в зависимости от того, какого результата вы хотите добиться.

Если вам понадобилось сделать сверхпрочную гипсовую конструкцию, тогда лучше взять 1,5-5% добавки и около 350-370 граммов воды. Если вы просто хотите сделать будущее изделие более прочным, то тогда можно взять всего около 0,3-0,5%.

Если добавить в гипсовую смесь больше 5% пластификатора, то можно добиться обратного эффекта. Будет происходить значительное уменьшение прироста прочности.

Отсчет нужного количества смеси рекомендуется проводить весовым методом, дозировку по объему лучше не делать.

После смешения всех компонентов готовую массу не следует использовать сразу. Она должна стать достаточно текучей и литой. Только в таком виде при заливке не будет появляться слишком большого количества пор на поверхности.

Помните о некоторых правилах, касающихся хранения такой продукции. После вскрытия упаковки с веществом и его использования ее следует так же прочно и герметично закрыть, внутрь не должно ничего проникать. В противном случае добавку нельзя будет использовать в дальнейшем.

Что такое пластификатор, смотрите далее.

Читайте также: