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石膏

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此条目介绍的是一种矿物。关于日本歌手椎名林檎的单曲，请见“石膏 (单曲)”。关于骨折患者用到的石膏，请见“石膏 (骨科)”。
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
多色性无
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

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、粉笔和石膏板的主要成分。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。

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

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

主条目：透石膏

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

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。它通常与矿物岩盐和硫有关。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。

因为石膏会随著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

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

  • 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

  • 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

饮食

  • 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

  • 石膏可用于手术夹板。[23]
  • 作为牙科中的印模。[24]

其他

参见

参考资料

  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）. 
  2. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (编). Gypsum (PDF). Handbook of Mineralogy. V (Borates, Carbonates, Sulfates). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. 2003 [2022-11-26]. ISBN 978-0962209703. （原始内容存档 (PDF)于2012-03-08）. 
  3. ^ Gypsum （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Mindat
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S. Jr., Manual of Mineralogy需要免费注册 20th, John Wiley: 352–353, 1985, ISBN 978-0-471-80580-9 
  5. ^ 5.0 5.1 Bock, E. On the solubility of anhydrous calcium sulphate and of gypsum in concentrated solutions of sodium chloride at 25 °C, 30 °C, 40 °C, and 50 °C. Canadian Journal of Chemistry. 1961, 39 (9): 1746–1751. doi:10.1139/v61-228. 
  6. ^ Mandal, Pradip K; Mandal, Tanuj K. Anion water in gypsum (CaSO4·2H2O) and hemihydrate (CaSO4·1/2H2O). Cement and Concrete Research. 2002, 32 (2): 313. doi:10.1016/S0008-8846(01)00675-5. 
  7. ^ García-Ruiz, Juan Manuel; Villasuso, Roberto; Ayora, Carlos; Canals, Angels; Otálora, Fermín. Formation of natural gypsum megacrystals in Naica, Mexico (PDF). Geology. 2007, 35 (4): 327–330 [2022-11-26]. Bibcode:2007Geo....35..327G. doi:10.1130/G23393A.1. hdl:10261/3439 可免费查阅. （原始内容存档 (PDF)于2022-03-23）. 
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外部链接

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