石膏

礦物
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石膏(英语:Gypsum)是一种由二水合硫酸钙组成的软硫酸盐矿物,化学式为CaSO
4
 · 2H2O。[4]它被广泛开采并用作肥料,并作为多种形式的灰泥粉笔石膏板的主要成分。雪花石膏是一种细腻的白色或浅色石膏品种,已被许多文化用于雕塑,包括古埃及美索不达米亚古罗马拜占庭帝国等。 石膏也可结晶为透石膏的半透明晶体。它以蒸发岩矿物和硬石膏的水合产物形式形成。

石膏
基本资料
类别硫酸盐矿物
化学式CaSO
4
 · 2H2O
IMA记号Gp[1]
施特龙茨分类7.CD.40
戴纳矿物分类29.6.3.1
晶体分类棱柱体 (2/m)
H-M记号:(2/m)
晶体空间群I2/a
晶胞a = 5.679(5), b = 15.202(14)
c = 6.522(6) Å; β = 118.43°; Z = 4
性质
分子量172.16 g·mol−1
颜色无色(在透射光中)到白色;由于杂质经常染上其他色调,可能是黄色、棕褐色、蓝色、粉红色、深棕色、红棕色或灰色
晶体惯态团块状,平坦状,细长且通常为棱柱形的晶体
晶系单斜
双晶{110}很常见
解理{010}完美,{100}清晰
断口{100}贝壳状,[001]平行分裂
韧性/脆性柔韧、无弹性
莫氏硬度1.5–2(定义矿物)
光泽玻璃到绢丝、珍珠或蜡状光泽
条痕白色
透明性透明到半透明
比重2.31–2.33
光学性质双轴 (+)
折射率nα = 1.519–1.521
nβ = 1.522–1.523
nγ = 1.529–1.530
双折射δ = 0.010
多色性
2V夹角58°
熔性5
溶解度热稀HCl
参考文献[2][3][4]
主要品种
纤维石膏珍珠光泽纤维团块
透石膏透明和刀片状晶体
雪花石膏质地细腻,略显色

基于划痕硬度比较的莫氏硬度标度将值2定义为石膏。

物理性质

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石膏晶体足够柔软,可以在手的压力下弯曲。样品在洛桑州地质博物馆展出。

石膏具有中等水溶性(在25°C时约为2.0–2.5g/L)[5],并且与大多数其他盐相比,它表现出逆溶解度,在较高温度下更难溶解。当石膏在空气中加热时,它会失去水分并首先转化为烧石膏(半水合硫酸钙),若进一步加热,则转化为硬石膏(无水硫酸钙)。与硬石膏一样,石膏在盐溶液和盐水中的溶解度也有很大程度上取决于NaCl的浓度。 [5]

石膏的结构由钙层 (Ca2+)和硫酸根层(SO2−
4
)离子紧密结合在一起。 这些层由结晶水分子层通过较弱的氢键键合,从而使晶体沿平面(在{010}平面中)完美解离。[4][6]

晶体品种

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石膏在自然界中以扁平的形式存在,通常是孪晶,以及称为透石膏的透明、可裂解的物质。透石膏的英文“Selenite”以古希腊语中的月亮一词命名。

透石膏也可能以丝状纤维形式出现,在这种情况下,它通常被称为纤维石膏。一种非常细腻的白色或浅色石膏被称为雪花石膏,因各种装饰用途而备受推崇。在干旱地区,石膏可以以花状形式出现,通常不透明并含有沙粒,被称为沙漠玫瑰。它还形成了自然界中发现的一些最大的晶体,长达12米,以透石膏的形式存在。[7]

发现

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石膏是一种常见的矿物,具有与沉积岩相关的厚而广的蒸发岩床。石膏从湖水和海水中沉积,也从温泉火山蒸汽和矿脉中的硫酸盐溶液中沉积。矿脉中的热液硬石膏通常在近地表暴露处被地下水水合成石膏。它通常与矿物岩盐有关。石膏是最常见的硫酸盐矿物。[8]纯石膏是白色的,但作为杂质发现的其他物质可能会给局部沉积物带来多种颜色。

因为石膏会随着时间的推移溶解在水中,所以石膏很少以沙子的形式出现。 然而,美国新墨西哥州白沙国家公园的独特条件造就了710平方公里的白色石膏砂,足以为美国建筑业提供1000年的石膏板[9]

来自火星侦察轨道卫星(MRO)的轨道图片表明,火星北极地区存在石膏沙丘,[10]后来由火星探测漫游者(MER)机遇号在地面上证实。[11]

用途

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石膏作品,来自巴伦西亚民族学博物馆
 
俄亥俄州北部的石膏矿床地图,黑色方块表示矿床的位置,来自“俄亥俄州地理”,1923年

石膏有多种应用:

建造业

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  • 石膏板主要用作墙壁和天花板的饰面,在建筑中被称为石膏板或干壁。石膏为这些材料提供了一定程度的耐火性,并且将玻璃纤维添加到它们的成分中以突出这种效果。石膏的导热性很小,因此石膏板具有一定的绝缘性能。[12]
  • 石膏砌块在建筑施工中像混凝土块一样使用。
  • 石膏砂浆是一种古老的用于建筑施工的砂浆。
  • 波特兰水泥的一种成分,用于防止混凝土闪凝(过快硬化)。

农业

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  • 肥料:石膏提供两种次生植物的常量营养素:钙和硫。与石灰石不同,它通常不会影响土壤的pH值。[13]
  • 其他土壤改良剂用途:石膏可降低酸性土壤中的铝和硼毒性。它还可以改善土壤结构,提高吸水性和通气性。[13]
  • 古代世界的木材替代品:由于青铜时代克里特岛的森林砍伐,木材变得稀缺时,石膏被用于以前使用木材的地方的建筑施工。[14]
  • 土壤水势监测:可以将石膏块插入土壤中,测量其电阻以得出土壤水分。[15]

造型、雕塑和艺术

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饮食

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  • 豆腐的凝结剂,使其最终成为膳食钙的重要来源。[19]
  • 将用于酿造的水提高硬度[20]
  • 在烘焙中用作面团改良剂、降低粘性,以及作为膳食钙的烘焙食品来源。[21]是矿物酵母食品的主要成分。[22]

医药和化妆品

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  • 石膏可用于手术夹板。[23]
  • 作为牙科中的印模。[24]

其他

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参见

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参考资料

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  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320 [2022-11-26]. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43. (原始内容存档于2021-12-13). 
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外部链接

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