Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Растворяется ли в воде гипс: Растворимость гипса в воде в зависимости от температуры

Содержание

Сульфат кальция — Госстандарт

CaSO₄

Сульфат кальция широко распространен в природе в виде дигидрата — гипса (селепит) СаSO4∙2Н2O и в безводном состоянии в виде ангидрита (карстонит, муриацит).

В питьевой воде сульфат кальция нередко содержится в растворенном состоянии и обусловливает поэтому постоянную или неустранимую жесткость воды (т. е. ту жесткость, которая не исчезает после кипячения). Однако растворимость сульфата кальция в воде все же невелика. При 18 °С она составляет 202 мг в 100 г воды и лишь незначительно изменяется с температурой. Кривая его растворимости имеет плоский максимум между 30 и 40 °С. Присутствие других сульфатов понижает растворимость СаSO4, однако наличие в воде других солей, а также кислот, не исключая и серной кислоты, наоборот, довольно значительно повышает растворимость сульфата кальция. С серной кислотой СаSO4 довольно легко образует растворимые в воде продукты присоединения, например СаSO4∙Н2SO4 и СаSO4∙3Н2SO4, которые были выделены в свободном состоянии. С сульфатами щелочных металлов СаSO4 образует труднорастворимые двойные соли, встречающиеся также в природе, например глауберит Na2SO4∙СаSO4 и сингенит К2SO4∙СаSO4∙Н2О.

Из водных растворов при температуре ниже 66 ºC сульфат кальция всегда кристаллизуется в виде дигидрата СаSO4∙2Н2O (гипс), образующего шестигранные моноклинные призмы удельного веса 2,32. Кристаллы гипса имеют заметную склонность к образованию двойников (в форме ласточкиного хвоста). Гипс распространен в природе в очень больших количествах; иногда встречаются большие, красивые, правильные кристаллы, а чаще — порода, состоящая из мелких и мельчайших кристаллов и имеющая волокнистое, зернистое или совершенно плотное строение. Гипсовые породы встречаются во всех геологических формациях, но главным образом они распространены в пермской формации или диасе, в триасе и четвертичной формации, иногда образуя мощные залегания и штоки. Гипс легко отличить, по его незначительной твердости (1,5-2) и прекрасно выраженной способности раскалываться (спайности). Подобно всем минералам, кристаллизующимся в моноклинной системе, он обладает двойным лучепреломлением. Разновидностями гипса являются мариенелос, или фрауенглас, и алебастр. Последний очень похож на белый мрамор, но вследствие незначительной теплопроводности не дает при прикосновении, подобно мрамору, ощущения холода. Чистый гипс бесцветен, или, если он представляет кристаллический агрегат, имеет болый цвет. Различные примеси иногда сообщают ему серую, желтоватую, коричневатую или красноватую, а иногда даже почти черную окраску.

При нагревании до 100 °С гипс отщепляет 3/4 своей кристаллизационной воды и переходит в метастабильный семигидрат (полугидрат) СаSO4∙1/2Н2О. При обычной температуре последний снова поглощает воду с заметным разогреванием. Если его замесить с водой в виде жидкого теста, то он довольно скоро застывает, образуя твердую массу, состоящую из тонковолокнистых, переплетенных между собой кристаллов гипса. На этом свойстве основано применение гипса в строительном деле, а также при изготовлении скульптур (для отливок). Применяемый в этих случаях жженый гипс («штукатурный») обычно содержит еще меньше воды, чем полугидрат; однако он не должен быть полностью обезвожен. Если гипс настолько сильно обжечь, что он отдаст всю воду, то он теряет способность в дальнейшем «схватываться», т. е. присоединять воду. Таной гипс называют «пережженым». Природный безводный сульфат кальция — ангидрит — также не способен «схватываться». Однако при очень длительном выдерживании в присутствии воды ангидрит все-таки переходит в гипс. Значительная часть встречающегося в природе гипса образовалась таким путем. Иногда, наоборот, природный ангидрит образуется из гипса. Из подлых растворов ангидрит кристаллизуется при температуре выше 66 ºС. Однако если раствор содержит одновременно и другие соли, то ангидрит может выделяться и при значительно более низких температурах. Так, из раствора, который одновременно насыщеп хлористым натрием, сульфат кальция выделяется в виде ацгидрита уже выше 30 °С. Кроме ангидрита, существует еще одна модификация безводного сульфата кальция. Она растворима лучше, чем ангидрит, и поэтому неустойчива.

Природный ангидрит встречается в виде прослоек в залежах каменной соли, а иногда составляет промежуточный слой между залежами каменной соли и калийных солей. Он чрезвычайно распространен и встречается почти в каждой геологической формации, большей частью в смеси с гипсом, который образовался из него. Ангидрит кристаллизуется в ромбической системе, хорошо раскалывается, однако не в такой степени, как гипс. Он превосходит гипс по твердости (3-3,5) и плотности. Его удельный вес равен 2,8-3. В чистом состоянии он бесцветен, однако нередко бывает окрашен примесями в синеватый, синевато-серый и другие цвета.

Если гипс или ангидрит нагреть выше 1000 °С, то они начинают выделять трехокись серы. Получающийся продукт (твердый раствор СаО в СаSO4) отличается способностью поглощать воду; при замешивании с небольшим количеством воды он скорее, чем раствор из извести и песка, образует очень твердую, плотную массу, устойчивую к выветриванию. На этом свойстве основано использование гипса, обожженного при высоких температурах (1300 °C), для изготовления цементирующих растворов (гипс для строительных растворов, гипс для затирки каменных полов) которые были известны еще древним египтянам. Кроме того, «штукатурный гипс» широко применяют для изготовления форм для керамических изделий, а именно для литья фарфора (для чего он осабенно удобен благодаря своей пористости). Тонко размолотый необожженный гипс служит добавкой к минеральным краскам (в обойном производстве и в бумажной промышленности).

Применение

Природный ангидрит применяют в производстве вяжущих материалов. Сульфат кальция применяют для изготовления фигур, слепков, как строительный материал (гипс) и в медицине (кальций). Из гипса изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др. Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью.  Алебастр при смешении с водой твердеет, образуя дигидрат и широко используется в строительстве. Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объема. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.

Дополнительно

Находится в природе в виде дигидрата CaSO4 ∙ 2h3O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.

Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. Очень медленно присоединяет воду. В воде растворим незначительно. При повышении температуры до 220°C двуводный гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Однако если обжиг вести при температуре вышЕ-220°C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при затворении водой. В промышленных условиях также получают полугидрат сульфата кальция (алебастр)CaSO4 ∙ 0,5h3O путем нагревания дигидрата примерно до 140°C, по уравнению реакции: CaSO4·2h3О = CaSO4·0,5h3О + 1,5h3О.

Как бальзам на раны — Журнал «Новое сельское хозяйство»

С кис­лот­но­стью почв реко­мен­ду­ет­ся бороть­ся извест­ко­ва­ни­ем. При этом исполь­зу­ют­ся гаше­ная и нега­ше­ная известь. Под бобо­вые или на зеле­ных уго­дьях хорош при­род­ный гипс. Итак, чем вос­поль­зо­вать­ся: изве­стью, гип­сом или и тем и другим?

Повышение почвенного плодородия

Такой метод мели­о­ра­ции, как вне­се­ние в поч­ву при­род­но­го гип­са, заво­е­вы­ва­ет все боль­шую попу­ляр­ность. Пер­во­оче­ред­ная его цель – попол­не­ние поч­вен­ных запа­сов каль­ция (Ca) и серы (S).

Гипс – мине­рал, чисто хими­че­ски пред­став­ля­ю­щий собой суль­фат каль­ция, кото­рый рас­тво­ря­ет­ся в воде при кон­цен­тра­ции 2 г / л и обес­пе­чи­ва­ет рас­те­ния серой и каль­ци­ем. При вне­се­нии на квад­рат­ный метр 20 л тако­го рас­тво­ра на одном гек­та­ре мож­но рас­пре­де­лить до 400 кг гип­са. В этом объ­е­ме содер­жит­ся от 60 до 80 кг серы и от 80 до 100 кг каль­ция. При­род­ный гипс под­хо­дит для всех сель­ско­хо­зяй­ствен­ных куль­тур, но осо­бен­но он хорош под бобо­вые в допол­не­ние к про­мыш­лен­ным удоб­ре­ни­ям, посколь­ку явля­ет­ся постав­щи­ком серы. Сера – хоро­шо доступ­ный для рас­те­ний мак­ро­эле­мент, в малой сте­пе­ни под­вер­жен­ный вымыванию.

В опы­тах Уни­вер­си­те­та Гис­се­на, про­ве­ден­ных на базе одно­го из орга­ни­че­ских хозяйств, уда­лось выяс­нить, что вне­се­ние гип­са под люцер­ну на полях с дефи­ци­том серы дает оди­на­ко­вую при­бав­ку уро­жай­но­сти в срав­не­нии с исполь­зо­ва­ни­ем кизе­ри­та – мине­ра­ла из клас­са суль­фа­тов (MgSO4•H2O). В гип­се на кило­грамм серы содер­жит­ся 13 кг каль­ция, что доста­точ­но для сба­лан­си­ро­ван­но­го пита­ния растений.

Источники гипсовых удобрений

Гип­со­вые удоб­ре­ния про­из­во­дят из при­род­но­го ангид­ри­та (CaSO4) и при­род­но­го гип­са (CaSO4•2H2O) в фор­ме гра­нул либо порош­ка. Гра­ну­ли­ро­ван­ные про­дук­ты, содер­жа­щие 20 % серы и 28 % каль­ция, под­хо­дят для вне­се­ния с помо­щью дис­ко­вых раз­бра­сы­ва­те­лей удоб­ре­ний. Нор­мы же вне­се­ния в зави­си­мо­сти от потреб­но­сти участ­ка в сере могут варьи­ро­вать­ся от 100 до 300 кг / га.

Порош­ко­об­раз­ные про­дук­ты, напри­мер, при­род­ный мел­ко­зер­ни­стый гипс (зер­но до 2 мм) с содер­жа­ни­ем 15 % серы и 21 % каль­ция, отли­ча­ю­щий­ся неко­то­рой сво­ей влаж­но­стью, мож­но вно­сить при помо­щи раз­бра­сы­ва­те­лей для рас­пре­де­ле­ния влаж­ных мате­ри­а­лов (напри­мер, ком­по­ста) с дози­ров­кой мели­о­ран­та от 1 т / га. Зер­ни­стость дан­но­го вида удоб­ре­ний поз­во­ля­ет вно­сить его «в запас» с рас­че­том на после­дей­ствие в тече­ние двух лет.

Гипс, полу­чен­ный в резуль­та­те десуль­фи­та­ции дымо­вых газов, ведет себя так же, как при­род­ный гипс, но не допус­ка­ет­ся к при­ме­не­нию в орга­ни­че­ском земледелии.

Улучшатель структуры

Еще одно направ­ле­ние при­ме­не­ния гип­са – вос­ста­нов­ле­ние балан­са кати­о­нов в поч­ве. Под вли­я­ни­ем высо­ко­го содер­жа­ния маг­ния (свы­ше 15 %) физи­че­ские свой­ства тяже­лых почв ухуд­ша­ют­ся, стра­да­ет их струк­ту­ра. С вне­се­ни­ем гип­со­вых удоб­ре­ний водо­рас­тво­ри­мый каль­ций гип­са может вытес­нять избы­ток маг­ния, что улуч­ша­ет струк­ту­ру поч­вы. Этот меха­низм дей­ству­ет и в слу­чае почв с высо­ким уров­нем обес­пе­че­ния пита­тель­ны­ми веществами.

С вне­се­ни­ем гип­са поч­ва обо­га­ща­ет­ся иона­ми Са+, но ее уро­вень рН не меня­ет­ся. Таким обра­зом, если поч­вы кис­лые, помо­жет толь­ко известь.

Корректор кислотности

Извест­ко­вые удоб­ре­ния полу­ча­ют из извест­ня­ка (CaCO3) или же доло­ми­та (CaMg(CO3)2) путем раз­мо­ла или обжи­га извест­ня­ков при тем­пе­ра­ту­ре 1000 гра­ду­сов. На поч­вах с низ­ким содер­жа­ни­ем маг­ния (Mg) полез­ны доло­ми­то­вые изве­сти. Важ­ным явля­ет­ся их основ­ное дей­ствие как окси­да каль­ция (CaO). Нега­ше­ная (жже­ная) известь содер­жит от 80 до 90 % актив­но­го CaO, а гаше­ная – от 40 до 50 %.

Зна­че­ние pH явля­ет­ся выра­же­ни­ем кон­цен­тра­ции ионов водо­ро­да в рас­тво­ре. Кис­лая поч­ва с низ­ким уров­нем pH содер­жит мно­го ионов водо­ро­да (H+) и мало ионов каль­ция (Ca2+) (рис. 1). На поч­вах с бога­тым содер­жа­ни­ем каль­ция наблю­да­ет­ся обрат­ное. Извест­ко­вые удоб­ре­ния ней­тра­ли­зу­ют ионы водо­ро­да и повы­ша­ют зна­че­ние pH.

Для почв, нуж­да­ю­щих­ся в изве­сти и име­ю­щих низ­кий либо опти­маль­ный уро­вень снаб­же­ния каль­ци­ем, реко­мен­до­ва­ны извест­ко­вые удоб­ре­ния с добав­ле­ни­ем серы в виде гип­са. Извест­ко­вый ком­по­нент, воз­мож­но, с маг­ни­ем в соста­ве, ней­тра­ли­зу­ет избы­ток ионов водо­ро­да, обес­пе­чит поступ­ле­ние каль­ция и маг­ния, а гип­со­вый ком­по­нент – доступ­ной для рас­те­ний серы, а так­же быст­ро­дей­ству­ю­ще­го водо­рас­тво­ри­мо­го каль­ция. Содер­жа­ние серы в таких удоб­ре­ни­ях состав­ля­ет от 2 до 5 %. Извест­ко­вое серо­со­дер­жа­щее удоб­ре­ние выпус­ка­ет­ся в виде влаж­ной изве­сти и вно­сит­ся при помо­щи раз­бра­сы­ва­те­ля для влаж­ных мате­ри­а­лов. При нор­ме вне­се­ния от 2 т / га в поч­ву посту­па­ет от 40 до 100 кг серы.

Сера для кормовых угодий

Осо­бен­но важ­но не забыть про серо­со­дер­жа­щие удоб­ре­ния при воз­де­лы­ва­нии рап­са, зер­но­бо­бо­вых и мно­го­лет­них трав. Сера повы­ша­ет эффек­тив­ность дей­ствия азот­ных удоб­ре­ний и сти­му­ли­ру­ет обра­зо­ва­ние в рас­те­ни­ях гор­чич­ных масел и вку­со­вых веществ, одно­вре­мен­но повы­шая их устой­чи­вость к гриб­ным и бак­те­ри­аль­ным болез­ням. При доста­точ­ном обес­пе­че­нии каль­ци­ем, кото­рый необ­хо­дим для постро­е­ния проч­ной кле­точ­ной стен­ки, рас­те­ние ста­но­вит­ся более стой­ким к небла­го­при­ят­ным кли­ма­ти­че­ским фак­то­рам и вредителям.

Вне­се­ние каль­ция и серы на паст­би­щах и кор­мо­вых уго­дьях опти­ми­зи­ру­ет содер­жа­ние мине­раль­ных веществ в кор­мах, улуч­ша­ет их вку­со­вые каче­ства, бла­го­при­ят­но ска­зы­ва­ет­ся на здо­ро­вье сель­ско­хо­зяй­ствен­ных животных.

Что есть что?

Гипс – дигид­рат суль­фа­та каль­ция (СаSO4•2H2O). Частич­но рас­тво­рим в воде. Рас­тво­ре­ние гип­са не ока­зы­ва­ет зна­чи­тель­но­го вли­я­ния на реак­цию поч­вен­но­го рас­тво­ра. При высо­кой тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии транс­фор­ми­ру­ет­ся в ангид­рит – без­вод­ный суль­фат каль­ция (CaSO4).

Извест­няк (каль­цит) – кар­бо­нат каль­ция (СаСО3). Нерас­тво­рим в воде. Рас­тво­ри­мость замет­но повы­ша­ет­ся в кис­лой сре­де. Мак­си­маль­ное содер­жа­ние каль­ция 40%.

Доло­мит – кар­бо­нат каль­ция и маг­ния (CaMg(CO3)2). Нерас­тво­рим в воде. Рас­тво­ри­мость замет­но повы­ша­ет­ся в кис­лот­ной сре­де. Содер­жит маг­ния 2 – 13%.

Гаше­ная известь – гид­рок­сид каль­ция (Са(ОН)2). Сла­бо рас­тво­рим в воде. Рас­твор име­ет щелоч­ную реак­цию (рН > 12).

Нега­ше­ная (жже­ная) известь – оксид каль­ция (СаО). Реа­ги­ру­ет с водой с обра­зо­ва­ни­ем Са(ОН)2.

Химия — 7

24.

Растворимость. Растворы

Распределение частиц одного или нескольких веществ между частицами другого вещества называют процессом растворения. Полученные в результате этого смеси называются дисперсными системами.
Вещество, частицы которого распределены, называют растворенным веществом (дисперсной фазой), а среду их распространения — растворителем (дисперсной средой).

Растворение — это не только физический процесс, но и химический. То есть, во время растворения веществ друг в друге совершается не простое измельчение и распределение (диффузия) одного вещества в другом, а здесь наряду с физическим процессом между частицами растворенного вещества и растворителя происходит химическое взаимодействие. Выделение теплоты при растворении в воде некоторых веществ (H2SO4 — серной кислоты, NаОН — гидроксида натрия и др.) — подтверждает вышесказанное.

Однородные системы, состоящие из растворенного вещества и растворителя, называют растворами.

Растворы бывают в жидком, газообразном и твердом состояниях. Например, реки, озера, моря — это жидкие, состоящий из азота, кислорода и других газов воздух — газообразный, а чугун и сталь, полученные в результате растворения металлов друг в друге — твердые растворы.

Так как в практической жизни более всего используются водные растворы — растворы, полученные в результате растворения веществ в воде, далее речь пойдет о них.

Способность веществ растворяться в воде неодинакова. При одинаковых количествах воды и условиях некоторые вещества растворяются хорошо, до конца, другие — мало, а третьи — ничтожно мало. Например, сравним способности растворяться в 1000 г (или 1000 мл) воды при комнатной температуре (20°С) сахара, поваренной соли, извести, гипса, хлорида серебра (AgCl) и сульфата бария (BаSO4).

Таблица 10

Способность некоторых веществ растворяться в воде

Поваренная соль
NaCl
Сахар C12H22O11 Гашеная известь Ca(OH)2 Гипс
CaSO4 • 2H2O
AgCl BaSO4
359 2040 1,6 2,06 0,002 0,003

Здесь поваренная соль и сахар являются хорошо растворимыми, известь и гипс — малорастворимыми, а хлорид серебра и сульфат бария — практически нерастворимыми веществами. В целом, если в 1000 мл (1л) воды растворяется более 10 г вещества, то их называют хорошо растворимыми,

166001 (Сульфат кальция, кристаллогидрат и безводная соль) — документ

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

химический факультет

кафедра неорганической химии

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ, КРИСТАЛЛОГИДРАТ И

БЕЗВОДНАЯ СОЛЬ

(курсовая работа)

Исполнитель:

студент группы Х-053

Тарасова К. В.

Руководитель:

доцент Бугерко Л. Н.

Кемерово 2006

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в природе

1.2 Физические свойства

1.3 Химические свойства

1.4 Жёсткость воды

1.5 Применение

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Способы получения

2.1.1 Первый способ

2.1.2 Второй способ

2.1.3 Получение безводного сульфата кальция

2. 2 Расчёт исходных веществ для синтеза

2.3 Оборудование, посуда и реактивы для синтеза

2.4 Техника безопасности

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение

3.1 Выполнение эксперимента

3.2 Качественный анализ

Выводы

Список литературы

Введение

Химия элементов и их соединений имеет огромное значение в современной неорганической химии. Среди 30 тыс. неорганических соединений важное место занимает сульфат кальция. Довольно большие залежи сульфата кальция в земной коре позволяют использовать его в качестве сырья для получения многих веществ, в строительстве, в медицине и т. д.

Целью данной курсовой работы является синтез сульфата кальция, изучение его химических свойств и проведение качественного анализа на ионы.

В задачи исследования входило:

  • Проработка литературы по теме;

  • Выбор способа синтеза;

  • Расчёт исходных реагентов и определение условий проведения синтеза;

  • Выбор приборов и оборудования для синтеза;

  • Проведение качественных реакций.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в природе

В природе часто встречаются залежи минерала состава CaSO4 2H2O.Также содержится в природных водах и морской воде (1800 000 т/км3).

Содержание в воде CaSO4 наряду с MgCl2,MgSO4 придаёт воде постоянную жёсткость. [1]

1.2 Физические свойства

Ангидрит (CaSO4) – белый порошок, пл. 2,90 – 2,99 г/см3 . Жадно поглощает влагу из воздуха. На этом основано применение CaSO4 в качестве осушителя.

М = 136,4 г/моль

Ср˚ = 99,6 Дж/моль-1К-1

S˚ = 106,7 Дж/моль-1К-1

∆H˚ = -1432,7 кДж/моль-1К-1

∆G = -1320,3 кДж/моль-1К-1

Мало растворим в воде (0,2% безводной соли при 18˚С, ПР = 6,1*10-5 при 0˚С). Хорошо растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH4+.

Полугидрат CaSO4 0,5H2O (жжёный гипс, алебастр) – белый порошок, пл. 2.67 – 2,73 г/см3.

М = 145,15 г/моль

Ср˚ = 121 Дж/моль-1К-1

S˚ = 134 Дж/моль-1К-1

∆H˚ = -1573 кДж/моль-1К-1

∆G = -1435 кДж/моль-1К-1

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH4+. Переход CaSO4 0,5H2O в безводную соль происходит при 225±5˚С.

Дигидрат CaSO4 2H2O (гипс) – белый порошок, пл. 2,31 – 2.33 г/см3.

М = 172,17 г/моль

Ср˚ = 186,2 Дж/моль-1К-1

S˚ = 193,97 Дж/моль-1К-1

∆H˚ = -2021,1 кДж/моль-1К-1

∆G = -1795,7 кДж/моль-1К-1

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH4+. CaSO4 2H2O переходит в CaSO4 0,5H2O при 150 — 170˚С. [2]

1.3 Химические свойства

При плавлении разлагается (tпл = 1450˚С). Растворимость CaSO4 повышается в присутствии MgCl2, NaCl, HNO3, HCl. Реагирует с концентрированной серной кислотой, восстанавливается углеродом при спекании.

2CaSO4 = 2CaO + 2SO2 + H2O t > 1450˚С

CaSO4 + H2SO4 (конц) = Ca(HSO4)2

CaSO4 +3C = CaS + 2CO + CO2 t = 900˚С

CaSO4 +4CO = CaS + 4CO2 t = 600-800˚С

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 ↓+Na2SO4

CaSO4 2H2O = CaSO4 0,5H2O + 1,5H2O t = 150-170˚С

CaSO4 0,5H2O = CaSO4 + 0,5H2O t = 225±5˚С [3]

1. 4 Жёсткость воды

Содержание в воде CaSO4 наряду с MgCl2, MgSO4 придаёт воде постоянную жёсткость. Избавиться от жёсткости воды можно с помощью умягчения воды. Химическое умягчение воды основано на введении в воду реагентов, обогащающих её анионами CO3 2- и ОН. Для этого природную воду обрабатывают гашеной известью или содой:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 ↓+Na2SO4

Широкое распространение получил метод устранения жёсткости воды путём ионообмена. В этом методе используется способность некоторых природных и искусственных высокомолекулярных соединений – ионитов – обменивать входящие в их состав радикалы на ионы, находящиеся в растворе. Ионитами часто являются алюмосиликаты типа цеолитов, например, Na2[Al2Si2O8]∙nH2O

Na2R + CaSO4 = CaR + Na2SO4

Где R – сложный алюмосиликатный ион. [1]

1.4 Применение

Жжёный гипс, или алебастр – гидрат состава 2CaSO4 H2O – применяется в производстве вяжущих материалов (это порошкообразные вещества, образующиеся при смешивании с водой пластичную массу, затвердевающую в твёрдое прочное тело). Алебастр получаю обжигом гипса 2CaSO4 2H2O (при температуре 150 — 170˚С). При замешивании теста из порошка 2CaSO4 H2O с водой происходит присоединение воды, сопровождающееся отвердеванием всей массы вследствие закристаллизовывания

2[CaSO4 0,5H2O]+3H2O=2[2CaSO4 2H2O]

На этом основано применение гипса при изготовлении строительных перегородочных плит и панелей, слепков с различных предметов, а также в виде известково-гипсовых растворов для штукатурных работ.[1]

Обжиг выше 200˚С ведёт к образованию растворимой формы безводного сульфата кальция, а выше 500˚С – его нерастворимой формы, которая вновь воду уже не присоединяет и поэтому в качестве вяжущего материала использована быть не может («мёртвый гипс»).

Образующиеся при ещё более сильном обжиге (900 — 1200˚С) основные соли состава xCaSO4yCaO (гидравлический гипс), будучи замешаны с водой, вновь дают затвердевающую массу. Её твердение вызывается присоединением воды и кристаллизацией материала, причём образующиеся кристаллы тесно переплетаются и срастаются друг с другом, что обусловливает большую механическую прочность затвердевшей массы. Последняя вместе с тем весьма стойка по отношению к действию воды, изменению температуры и т. д. Гидравлический гипс применяется в строительном деле для изготовления ступеней, подоконников и т. п. и в качестве вяжущего материала. Он был известен египтянам ещё за 2000 лет до н. э. и использовался ими при возведении различных построек.

Кроме других областей применения природный гипс может служить исходным продуктом для комбинированного получения серной кислоты и цемента. Для этой цели размолотую смесь с песком, углём и глиной (а также небольшим количеством окиси железа, играющей в процессе роль катализатора) обжигают во вращающейся цементной печи. Образующийся при обжиге сернистый газ идёт в переработку на серную кислоту, а твёрдый осадок даёт хорошего качества цемент.[4]

Сульфат кальция используется в качестве осушителя при анализе органических соединений. Безводный сернокислый кальций может поглотить 6,6% воды от всей массы. Влажный воздух, пропущенный через трубку с CaSO4 , содержит только 0,005 мг/л H2O. [5]

Также сульфат кальция применяется для изготовления теплоизоляционных материалов (в смеси с асбестом). [6]

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Способы получения CaSO4

2.1.1 Первый способ

Дигидрат CaSO4 2H2O можно получить следующим образом:

Профильтрованный 20% раствор CaCl2 осаждают 20% раствором H2SO4, взятой в избытке. После отстаивания сульфата кальция жидкость декантируют или сливают сифоном. Осадок несколько раз промывают декантацией до слабой реакции на ион хлора. Осадок два раза промывают этанолом на воронке Бюхнера и высушивают при 25 – 30˚С до исчезновения запаха спирта. При нагревании дигидрата до 150 — 170˚С он переходит в CaSO4 0,5H2O. Обезвоживать сульфат кальция можно в фарфоровой чашке или на металлическом противне. Окончание обезвоживания можно контролировать по уменьшению массы исходного вещества. [7]

2.1.2 Второй способ

В отфильтрованный тёплый раствор 20 г (NH4)2SO4 в 250 мл воды приливают раствор 50 г CaCl2 в 200 мл воды и проверяют полноту осаждения (в отфильтрованном растворе при добавлении CaCl2 не должно образовываться осадка). После отстаивания осадок промывают 5 – 6 раз декантацией, отсасывают на воронке Бюхнера и промывают до полного отсутствия ионов NH4+ в промывных водах (проба реактивом Несслера (K2[HgI4] в 2н КОН)). Препарат сушат на пергаментной бумаге при 60-70˚C. Выход составляет 20-22 г (80-85%). Полученный препарат соответствует реактиву квалификации ч. [8]

2.1.3 Получение безводного сульфата кальция

Безводный сульфат кальция получают нагреванием при 225±5˚С двух- или полуводного CaSO4. Температура, при которой высушивают сульфат кальция, имеет большое значение для препарата, который пригоден для быстрого поглощения паров воды (если CaSO4 будет использован в качестве осушителя). Никоем случае нельзя допускать нагревание выше указанной температуры.

Перед высушиванием CaSO4 2H2O или CaSO4 0,5H2O измельчают и просеивают через сито (имеющее ячейки 1-2 мм). Отсеянные зёрна (а не мелочь, прошедшую через сито) помещают в хлоркальциевые трубки, чаще U-образной формы, которые нагревают 2-3 часа при 225±5˚С с протягиванием через них воздуха, предварительно высушенного над Р2О5. Скорость протягивания воздуха ≈ 50 мл/мин. Использованный в качестве осушителя CaSO4 можно много раз регенерировать, он нейтрален, химически инертен и при насыщении водой не расплывается. [5]

2.2 Расчёт исходных веществ для синтеза

В работе был использован синтез из п. 2. 1. 1.

CaCl2∙2H2O + H2SO4 = CaSO4 2H2O + 2 HCl

Чтобы получить ≈ 6 г CaSO4 2H2O :

n(CaSO4 2H2O) = = 0,034 моль;

n(CaCl2∙2H2O) = 0,034 моль;

m(CaCl2∙2H2O) = 0,034 моль * 147 г/моль = 5 г;

mр-ра(CaCl2∙2H2O) = = 25 г;

m(H2O) = V(H2O) = 20 мл;

n(H2SO4 ) = 0.034 моль;

m(H2SO4 ) = 0,034 моль * 98 г/моль = 3,3 г;

mрра(H2SO4 ) = = 16,5 г;

Vрра(H2SO4) = = 14,5 мл;

Так как кислоту нужно взять в избытке, то для реакции возьмём 20 мл 20% раствора H2SO4 .

Из кислоты, имеющейся в лаборатории (92% раствор с ρ = 1,83 г/мл) надо получить 20 мл 20% раствора H2SO4 (ρ = 1,14 г/мл):

mр-ра(20% H2SO4 ) = 1,14 г/мл * 20 мл = 22,8 г;

mвва(20% H2SO4 ) = = 4,56 г;

ДА БУДЕТ ТВЕРДЬ! | Наука и жизнь

Адамов мост, цепочка коралловых атоллов и отмелей в Полковском проливе на карте Шри-Ланки.

Вид Адамова моста из космоса (фото НАСА).

Примерно так мог бы выглядеть Адамов мост, поднятый из воды по методу голландского геохимика. На снимке показан семимильный мост, проложенный обычным способом через мелкие островки и отмели у берегов Флориды.

Идея, как это иногда бывает у изобретателей, пришла во сне (см. «Наука и жизнь» № 8, 2004 г.). Однажды ночью геохимику из Утрехтского университета в Голландии Рулофу Схейлингу приснился бредовый сон. Во сне он лил кислоту на морское дно, и из моря поднялся остров. Увеличение площади суши за счет моря — острая проблема для Голландии, и, возможно, она сидит в подсознании каждого голландца. Проснувшись, геохимик сначала рассмеялся: вот какая чушь может присниться! А потом стал думать, нет ли здравого зерна в этой идее? Ведь при реакции, например, известняка с серной кислотой возникает сернокислая соль кальция — гипс, который в объеме больше известняка. Так что если привидевшееся во сне дно было сложено известняковыми породами…


Схейлинг пошел в лабораторию, взял блок известняка, просверлил в нем вертикальный канал и вставил в него широкую стеклянную трубку. Ежедневно он наливал в эту трубку небольшое количество разбавленной серной кислоты. Через несколько дней из трубки начал расти столбик гипса, точно ствол невиданного растения. Экспериментатора поразило необыкновенно большое приращение объема минерала — почти вдвое по сравнению с исходным. Расширяться в стороны гипс не мог, его сдерживал со всех сторон прочный известняк, и гипс выпирал вверх.


Подтвердив на опыте, что приснившийся ему процесс действительно эффективен, Схейлинг стал прикидывать его возможности. Известняк подстилает морское дно во многих мелководных районах. Можно попытаться, закачивая в скважины, проделанные в пластах, серную кислоту, создавать в море защитные сооружения от прибоя и цунами, целые искусственные острова.


Вещий сон случился в 1988 году. С тех пор Схейлинг разрабатывает свою идею и получил ряд подтверждений ее перспективности. Несколько лет назад после доклада на конференции в Рио-де-Жанейро бразильские коллеги рассказали ему о случае с одним местным заводом удобрений. Его владельцы много лет не могли понять, что происходит: земля под строениями вспучивалась. Со временем в заводских полах появились трещины, потом стали прогибаться стальные фермы, и завод полностью разрушился. Геохимика пригласили на место происшествия, и он быстро разобрался что к чему. Кислотные отходы производства удобрений просачивались в почву, а завод построен на известняках. Сделать что-либо было уже невозможно, оставалось учесть печальный опыт на будущее.


О другом случае Схейлингу рассказали на родине, в Голландии. На нефтеперерабатывающем заводе в Роттердаме серную кислоту, применяющуюся в некоторых процессах, хранили в стальном резервуаре, частично вкопанном в песок. Однажды резервуар дал течь, но, вместо того чтобы впитать просочившуюся кислоту, песок стал вспучиваться, поднимая стальной бак. Подводящие трубы лопнули, и разлилось немало кислоты. Оказалось, что в песке было много обломков морских ракушек, они превратились в гипс и подняли тяжелый резервуар.


Получив такие подтверждения своей идеи, геохимик добился гранта от Нидерландского технологического фонда и стал проводить натурные эксперименты. Выяснилось, что при инъекции раствора серной кислоты в известняк быстро образующийся гипс забивает поры породы и не позволяет кислоте распространяться дальше. Ученые преодолели эту проблему: введенная сначала соляная кислота «проедает» дорогу для серной, а возникающий хлористый кальций не забивает пор.


У берегов Голландии на глубине 500 метров под дном Северного моря залегает известняк. Половина территории страны лежит ниже уровня моря, и от воды ее защищает сложная система песчаных валов, плотин и дамб. «Если ввести в эти пласты серную кислоту, известняк расширится и поднимет морское дно, создав естественную защиту у наших берегов», — говорит Схейлинг. Другая его идея — расширить площадь Роттердамского порта и создать в море новый международный аэропорт.


Но пока голландское правительство не проявляет большого энтузиазма. Поэтому изобретатель обратил взгляд в другую часть земного шара — к Шри-Ланке.


Между островом и Индостанским полуостровом лежит цепь отмелей и коралловых атоллов, называемая Адамовым мостом. Частично они выступают из воды, а самые погруженные в воду находятся не глубже девяти метров. По местному преданию, рай находился на Шри-Ланке, и, когда Адама и Еву оттуда изгнали, они прошли по этой цепочке на континент. Отсюда и название. И сами атоллы состоят из карбоната кальция, и под ними лежит толстый слой древнего известняка. По расчетам Схейлинга, если начать впрыскивать в этот подстилающий известняк кислоту, Адамов мост станет подниматься из океана со скоростью примерно метр в месяц, а через полгода образуется прочная сухопутная связь острова с материком. Кислоту можно брать из отходов индийской химической промышленности. По расчетам, для подъема 500-метрового отрезка моста на 2,5 метра потребуется около миллиона кубометров серной кислоты — годовой объем отходов большого химического завода. На весь мост — его длина около 30 километров — понадобится почти 130 миллионов кубометров кислоты. Заодно можно будет избавиться от накапливающихся отходов.


Конечно, возникает вопрос: достаточна ли прочность гипса? Схейлинг говорит, что, по данным эксперимента в заброшенном известняковом карьере, кислота распространяется от скважины, через которую ее впрыскивают, только на 2,5 метра в стороны. Глубоко под выступившей из воды полоской моста будут располагаться пятиметровые в диаметре гипсовые колонны-подпорки, со всех сторон окруженные прочным известняком. На известняк и будет передаваться нагрузка. Кроме того, указывает геохимик, в Германии существуют целые города, со времен Средневековья стоящие на подземных гипсовых куполах, и гипс выдерживает.


Еще одно возражение: гипс сравнительно легко растворяется в воде. Но подземные гипсовые колонны не будут соприкасаться с водой.


Пожалуй, самый серьезный вопрос: а нужен ли Индии и Шри-Ланке такой мост? Сейчас вдоль Адамова моста ходит паром. Уже несколько лет между правительствами двух стран ведутся переговоры о строительстве обычного моста на опорах. Такой мост с шестиполосным автомобильным движением и двумя рельсовыми путями обойдется почти в миллиард американских долларов, так что любой более дешевый вариант будет приветствоваться. Правда, могут возникнуть политические затруднения: считается, что сухопутная дорога между Индией и Шри-Ланкой облегчит контрабанду наркотиков. Можно вспомнить, что из-за сомнений и опасений политиков почти полтора века не осуществлялся проект соединения Англии с материком через Ла-Манш, хотя рыть тоннель начинали и бросали дважды, а уровень технологии позволял завершить туннель гораздо раньше, чем произошло в действительности (см. «Наука и жизнь» № 8, 1991 г.).


На карте мира Схейлинг намечает и другие проекты. Он хотел бы своим методом создать волноломы для защиты от прибоя у меловых утесов Дувра (Англия), у мексиканского полуострова Юкатан, поставить в Ормузском проливе (Персидский залив) и на юге Красного моря плотины приливных электростанций, поднять участки суши на Мальдивах, чтобы избежать повторения катастрофических последствий цунами. Можно было бы расширить пригодную для строительства площадь суши у Гибралтара и у мелких островов на юге Японии. Но все эти крупные проекты «геохимического преобразования природы» требуют сначала испытания в малом масштабе. В лаборатории и в заброшенной каменоломне пока все вроде выглядит убедительно…


По материалам журнала «Нью Сайентист» (Англия).

Растворимость гипса в воде при 25°C

  • A. W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces (Wiley Interscience, New York, 1967).

    Google Scholar

  • Балдин В. П., Грушевский А.Е. Зависимость растворимости гипса от размера его кристаллов // Тр. Белгород. технол. Инст. Строитель. Матер. 19 (1), 3–8 (1976).

    Google Scholar

  • А.C. Bennett и F. Adams, «Растворимость и произведение растворимости гипса в почвенных растворах и других водных растворах», Soil Sci. соц. амер. проц. 36 , 288–291 (1972).

    Артикул

    Google Scholar

  • Дж. Блок и О. Б. Уотерс, «Система CaSO 4 –Na2SO 4 –NaCl–H 2 O при температуре от 25 до 100°C», J. Chem. англ. Дата, 13 (3–4), 336–344 (1968).

    Артикул

    Google Scholar

  • Э.Бок, «О растворимости безводного сульфата кальция и гипса в концентрированных растворах хлорида натрия», Кан. Дж. Хим. 39 (9), 1746–1751 (1961).

    Артикул

    Google Scholar

  • Будников П. П. Гипс, его изучение и применение . Стройиздат, М.-Л., 1943.

    Google Scholar

  • Дж. Кристофферсен и М.Р. Кристофферсен, «Кинетика растворения дегидрата сульфата кальция в воде», J. Cryst. Growh 35 , 79–88 (1976).

    Артикул

    Google Scholar

  • Дж. И. Древер, Геохимия природных вод (Prentice Hall, 1982).

    Google Scholar

  • M.L. Dundon and E. Mack, «Растворимость и поверхностная энергия сульфата кальция», J.Являюсь. хим. соц. 45 , 2479–2485 (1923).

    Артикул

    Google Scholar

  • Б. В. Энустун и Дж. Туркевич, «Растворимость мелких частиц сульфата стронция», J. Am. хим. соц. 82 , 4502–4509 (1960).

    Артикул

    Google Scholar

  • Л. А. Харди, «Равновесие гипс-ангидрит при давлении в одну атмосферу», Am. Минеральная. 52 , 171–200 (1967).

    Google Scholar

  • Г. А. Хьюлетт, «Взаимосвязь между поверхностным натяжением и растворимостью», Zs. ф фус. хим. 34 (4), 385–406 (1901).

    Google Scholar

  • Г. А. Хьюлетт и Л. Е. Аллен, «Растворимость гипса», J. Am. хим. соц. 24 (7), 667–679 (1902).

    Артикул

    Google Scholar

  • Н.Каражанов Ю.А. Кинетика растворения сульфата кальция // Тр. ВНИИГ 36 , 177–188 (1959).

    Google Scholar

  • Хамский Е.В. Пересыщенные растворы . М.: Наука, 1975.

    Google Scholar

  • Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод . М.: Недра, 1980.

    Google Scholar

  • Кузнецов А. М., Оборина М.Г., Соснина А.И. Взаимодействие сульфата кальция с водой // Изв. Естесств.-Научн. Инст. Пермск. Гос. ун-т 14 (1), 91–105. (1957)

    Google Scholar

  • Лебедев А.Л. Кинетика растворения гипса в воде // Геохимия. Междунар. 53 (9), 811–824 (2015).

    Артикул

    Google Scholar

  • А.Лебедев Л., Лехов А.В. Взаимодействие гипссодержащих трещиноватых пород с подземными водами // Водные ресурсы. 26 (3), 277–285 (1999).

    Google Scholar

  • Левченко В.М. Растворимость сульфата кальция // Гидрохим. Матер. 17 , 69–73 (1950).

    Google Scholar

  • О. Левеншпиль, Техника организации химических процессов . М.: Химия, 1969.

    Google Scholar

  • У. М. Мадгин и Д. А. Суэйлс, «Растворимость в системе CaSO 4 –NaCl–H 2 O при 25 и 35°C», J. App. хим. 6 (11), 482–487 (1956).

    Артикул

    Google Scholar

  • Маршалл В.Л., Слашер Р. Термодинамика дигидрата сульфата кальция в водных растворах хлорида натрия, 0–110°, J. Phys.хим. 70 (12), 4015–4027 (1966).

    Артикул

    Google Scholar

  • Ф. С. Накаяма и Расник, Б. А. «Метод кальциевого электрода для измерения диссоциации и растворимости дигидрата сульфата кальция», Anal. хим. 39 , 1022–1023 (1967).

    Артикул

    Google Scholar

  • М. А. Рейнс и Т. Дьюерс, «Смешанный транспорт / реакция управления кинетикой растворения гипса в водных растворах и инициирование гипсового карста», Chem.геол. 140 , 29–48 (1997).

    Артикул

    Google Scholar

  • Ратинов В. Б., Иванов Ф.М. Химия в корпусе . М.: Стройиздат, 1969.

    Google Scholar

  • Штернина Е.Б. Растворимость гипса в водных растворах солей // Изв. Сектор физ.-хим. Анализ инст. общ. Неорган. Химия акад. Наук СССР им. Ккурнакова 17 , 351–369 (1949).

    Google Scholar

  • Штернина Е.Б., Фролова Е.В. Растворимость в системе CaCO 3 –CaSO 4 –NaCl–CO 2 –H 2 O при 25°C. Докл. акад. АН СССР 47 (1), 34–36 (1945).

    Google Scholar

  • Б. С. Шрикантан, «Примечание о пределах пересыщения и размерах частиц раствора», J. Ind.хим. соц. 26 (1), 60–62 (1949).

    Google Scholar

  • А. М. Стурн, «Растворимость гипса и пределы образования накипи в соленых водах», Water Resour. Центральный Десалин. 59 , 1–93 (1975).

    Google Scholar

  • Sung-Tsuen Liu и G. Nancollas, «Кинетика растворения дигидрата сульфата кальция», J. Inorganic Nucl. хим. 33 (8), 2311–2316 (1971).

    Артикул

    Google Scholar

  • Вознесенский С.А., Биктимиров Р.С. Растворение неорганических солей в органических растворителях и их смесях и в их смесях с водой. Неорган. Химии 2 (4), 942–945 (1957).

    Google Scholar

  • Здановский А.Б., Спиридонов Ф.П. Политерма растворимости различных модификаций CaSO 4 • H 2 O в воде от 0 до 100° // Журн.прикл. Химий 40 (5), 1152–1154 (1967).

    Google Scholar

  • Зврев В.П. Гидрогеохимические исследования системы гипс–грунтовые воды . М.: Наука, 1967.

    Google Scholar

  • Гипс как сельскохозяйственный продукт

    Сьюзен В. Фиск

    6 февраля 2019 г. — Уоррен Дик работает с гипсом более двух десятилетий.Можно подумать, что он специалист по гипсокартону и штукатурке, потому что и то, и другое сделано из гипса. Но использование гипса, которое изучает Дик, может быть вам незнакомо: на сельскохозяйственных угодьях.

    «Гипс является хорошим источником как кальция, так и серы, которые нужны сельскохозяйственным культурам для получения хороших урожаев», — говорит Дик. «Мы также обнаружили, что он улучшает многие другие характеристики почвы. Гипс помогает почве лучше впитывать воду и уменьшает эрозию. Он также сокращает перемещение фосфора из почвы в озера и ручьи и улучшает качество различных фруктов и овощей, помимо других преимуществ.

    Гипс — это минерал, который естественным образом встречается в различных местах и ​​может быть добыт из-под земли. Но исследование Дика сосредоточено на гипсе, извлеченном из угольных электростанций.

    Гипс, получаемый на угольных электростанциях, называется гипсом для десульфурации дымовых газов, так как он получается в результате процесса, при котором сера удаляется из дымовых труб для уменьшения загрязнения воздуха. «Извлекаемый гипс имеет хорошее качество, — говорит Дик. «Частицы гипса маленькие и однородные по размеру, что делает их достаточно реакционноспособными.Это может быть реальной выгодой в сельском хозяйстве. Мы также определили, что он безопасен для использования в сельском хозяйстве, благодаря многим исследованиям. Повторное использование его в сельскохозяйственных целях вместо того, чтобы выбрасывать его на свалки, дает многочисленные преимущества».

    Гипс имеет высокое содержание как кальция, так и серы. Кроме того, химическая формула гипса делает эти питательные вещества более доступными для растений, чем некоторые другие распространенные источники этих питательных веществ. С химической точки зрения гипс представляет собой сульфат кальция . Его использование часто путают с использованием извести, которая представляет собой карбонат кальция .

    Гипс очень незначительно изменит pH почвы, но может способствовать лучшему развитию корневой системы сельскохозяйственных культур, особенно на кислых почвах, даже без значительного изменения pH. Это связано с тем, что гипс противодействует токсичному действию растворимого алюминия на развитие корней. Алюминий естественным образом встречается в почве и часто не представляет проблемы для сельскохозяйственных культур. Но когда почва становится кислой, алюминий становится доступным для растений, и он может остановить или убить их.

    Еще одним преимуществом гипса является то, что он является умеренно растворимым минералом.Это означает, что кальций может проникнуть глубже в почву, чем кальций из извести (карбонат кальция). Это может препятствовать поглощению алюминия на глубине и способствовать более глубокому укоренению растений. Когда корней больше и они могут прорастать глубже в профиль почвы, они могут поглощать больше воды и питательных веществ даже в более засушливые периоды вегетационного периода.

    Несмотря на умеренную растворимость, гипс может быть отличным источником серы в течение нескольких вегетационных периодов. Исследования показали, что сера доступна не только в год внесения, но может продолжать поставлять серу в течение одного или двух лет после этого, в зависимости от начальной нормы внесения. Гипс как серное удобрение принес пользу кукурузе, сое, рапсу и люцерне.

    Гипс также может помочь улучшить структуру почвы. Многие из нас смотрят на почву как на однородное статическое вещество. На самом деле почва представляет собой смесь неорганических частиц, органических частиц и сложную смесь поровых пространств, воды и почвенных микробов. Его состав меняется в зависимости от погодных явлений, таких как ливни, обработки почвы или по мере того, как растения потребляют питательные вещества для роста. Фермеры должны хорошо управлять своей почвой, чтобы год за годом поддерживать высокие урожаи сельскохозяйственных культур.

    Улучшение структуры почвы помогает фермерам решить некоторые распространенные сельскохозяйственные проблемы. Добавление гипса в почву уменьшает эрозию за счет увеличения способности почвы впитывать воду после осадков, тем самым уменьшая сток. Применение гипса также улучшает аэрацию почвы и просачивание воды через почвенный профиль. Недавнее исследование показало преимущество применения гипса для улучшения движения воды через профиль к водосточным желобам. Это также уменьшает перемещение фосфора за пределы поля.

    Какие бы решения фермеры ни пытались реализовать при использовании гипса, у них есть несколько вариантов применения.Конечно, тип метода нанесения будет определяться причинами использования гипса. Мелкоизмельченный гипс можно растворить в поливной воде и применить таким образом. Фермеры могут взять гипс и нанести его на верхний слой почвы перед посадкой или сразу после сбора урожая. Его также можно наносить на сенокосы после укоса. Если требуется обработка почвы (опять же, в зависимости от состояния почвы), гипс можно внести в почву с помощью почвообрабатывающего оборудования.

    Хотя гипс используется в сельском хозяйстве уже более 250 лет, его полезные свойства все еще изучаются.Кроме того, повторное использование гипсовых побочных продуктов угольных электростанций снижает потребность в добыче гипса из геологических месторождений. Это также экономит место на свалке. Гипс не может решить все сельскохозяйственные проблемы, но это проверенный ресурс для добавления питательных веществ и улучшения структуры почвы.

    «Это отличный пример переработки отходов и их полезного использования», — говорит Дик.

    Дик, почетный профессор Университета штата Огайо, представил «Урожайные и экологические преимущества гипса в качестве удобрения для почвы» на собрании Американского общества агрономов и Американского общества растениеводства в ноябре 2018 года.Тезисы собрания и записанную презентацию можно найти здесь. Финансирование исследований было получено из различных федеральных, государственных и коммерческих источников.

    Об агрономии Последние новости

    ИЗДАТЕЛЬСТВО CSIRO | Почвенные исследования

    Abstract

    Растворимость и скорость растворения 3 источников гипса [реагент ч.д.а. (АР), фосфогипс (ФГ), рудный гипс (МГ)] с 6 фракциями МГ (>2,0, 1,0–2,0, 0,5–1.0, 0,25–0,5, 0,125–0,25, <0,125 мм) были исследованы в тройной деионизированной воде (TDI) и морской воде, чтобы изучить их пригодность для улучшения бокситовых остатков. Растворимость гипса в морской воде была выше (3,8 г/л), чем в ТДИ (2,9 г/л) из-за эффекта ионной силы, при этом растворение как в ТДИ, так и в морской воде соответствовало кинетике первого порядка. Константы скорости растворения варьировались в зависимости от источника гипса (AR > PG > MG) из-за различий в реакционной способности и площади поверхности, при этом суспензии раствора 1 : 20 гипс :  достигают насыщения в течение от 15 с (AR) до 30 минут (MG>2.0 мм). Также была исследована способность бокситового остатка поглощать Ca из раствора. Количество адсорбированного всего раствора Ca оказалось небольшим (5%). Эти низкие скорости адсорбции кальция в растворе в сочетании со сравнительно высокими скоростями растворения исключают применение гипса к остаткам суспензии песка/морской воды в качестве метода улучшения состояния остатков. Наоборот, прямое внесение гипса в полевые условия обеспечило бы более эффективное использование гипса. Кроме того, образование труднорастворимого покрытия CaCO 3 вокруг частиц гипса после смешивания с сильнощелочным раствором морской воды/надсадочной жидкости значительно снижает скорость растворения гипса.

    Благодарности

    Авторы признательны Грэму Кервену и Дэвиду Эпплтону за помощь в проведении химических анализов, а также Бернхарду Веру за его предложения, идеи и комментарии. Статистическая помощь, оказанная Розмари Копитке, также с благодарностью отмечена, как и помощь Рона Раша и Ким Сьюэлл (Центр микроскопии и микроанализа, Университет Квинсленда) с использованием СЭМ.Мы также с благодарностью восприняли поддержку Яна Фултона, а также его помощь в размещении исследования в контексте глиноземной промышленности.

    Эта работа проводилась в рамках программы экологических исследований, финансируемой Alcan Gove Pty Ltd.

    Ссылки

    Бартон FM, Уайлд Н.М.
    (1971 ) Скорость растворения поликристаллических образцов гипса и орторомбических форм сульфата кальция методом вращающегося диска.  Труды Общества Фарадея 67 , 3590–3597.
    | Перекрестная ссылка | Академия GoogleАкадемия Google |

    Беннет AC, Адамс Ф.
    (1972 ) Растворимость и произведение растворимости гипса в почвенных растворах и других водных растворах. Журнал Американского общества почвоведов 36 , 1972.

    Бернер Р.А.
    (1981) Кинетика выветривания и диагенеза. «Обзоры по минералогии». (Ред. AC Lasaga, RJ Kirkpatrick)
    стр.111–134. (Минералогическое общество Америки: Вашингтон, округ Колумбия)

    Бок Э
    (1961 ) О растворимости безводного сернокислого кальция и гипса в концентрированных растворах хлорида натрия при 25°С, 30°С, 40°С и 50°С.  Canadian Journal of Chemistry 39 , 1746–1751.

    Болан Н.С.,
    Сайерс Дж. К., Самнер М. Э.
    (1991 ) Растворение различных источников гипса в водных растворах и в почве.  Журнал науки о продуктах питания и сельском хозяйстве 57 , 527–541.
    Френкель Х,
    Герстль З., Альперович Н.
    (1989 ) Биржевое растворение гипса и мелиорация солонцовых почв. Журнал почвоведения 40 , 599–611.

    Генстат (2002 г.). «GenStat для Windows. Выпуск 6.1». 6-е изд. (VSN International Ltd: Оксфорд)

    Гобран Г.Р., Миямото С.
    (1985 ) Скорость растворения гипса в водных растворах солей. Почвоведение 140 , 89–93.

    Гринберг, А.Э.,
    Клешери Л.С.
    и
    Итон, AD (1992). «Стандартные методы исследования воды и сточных вод». (Американская ассоциация общественного здравоохранения: Вашингтон, округ Колумбия)

    Джексон, М.Л. (1958). «Химический анализ почвы». (Констебль: Лондон)

    Кемпер ВД,
    Олсен Дж., ДеМуй СиДжей
    (1975 ) Скорость растворения гипса в проточной воде. Американское общество почвоведов Proceedings 39 , 458–463.

    Керен Р, Каушанский П
    (1981 ) Покрытие из карбоната кальция на поверхности частиц гипса. Журнал Американского общества почвоведов 45 , 1242–1244.

    Керен Р., О’Коннор Г.А.
    (1982 ) Растворение гипса и рекультивация натриевой почвы под влиянием скорости потока воды. Журнал Американского общества почвоведов 46 , 726–732.
    Керен Р, Шайнберг И
    (1981 ) Влияние скорости растворения на эффективность промышленного и добытого гипса в улучшении инфильтрации солонцовой почвы. Журнал Американского общества почвоведов 45 , 103–107.

    Линдси, В. Л. (1979). «Химические равновесия в почвах». (John Wiley & Sons: Нью-Йорк)

    Лю С.Т., Нонколлас Г.Х.
    (1971 ) Кинетика растворения дигидрата сульфата кальция. Журнал неорганической и ядерной химии 33 , 2311–2316.

    | Перекрестная ссылка | Академия GoogleАкадемия Google |

    Маршалл В.Л.,
    Слашер Р., Джонс Э.В.
    (1964 ) Водные системы при высокой температуре XIV. Растворимость и термодинамические закономерности для CaSO4 в растворах NaCl-h3O от 40 до 200°C, от 0 до 4 молялей NaCl. Журнал химических и инженерных данных 9 , 187–191.

    МакЭлни А. Э.
    (2003) Оценка способности лабораторных тестов кислых сульфатов почвы прогнозировать экологический риск и улучшение извести.Кандидатская диссертация, Университет Квинсленда.

    Благородный AD, Рэндалл PJ
    (1998 ) Скорость растворения некоторых австралийских источников гипса. Австралийский журнал экспериментального сельского хозяйства 38 , 273–277.

    | Перекрестная ссылка | Академия GoogleАкадемия Google |

    Оберг Северная Каролина, Штайнлехнер Э.Х.
    (1996) Работа с красным шламом и песком: новые мысли о старой проблеме. «Легкие металлы: Ежегодное собрание TMS 1996». Анахайм, Калифорния.стр. 67–73. (TMS)

    Паркхерст Д.
    (2003 ) Геологическая служба США .. (По состоянию на январь 2004 г.) http://water.usgs.gov/owq/software.html

    Шаффер Л.Х.
    (1967 ) Растворимость гипса в морской воде и концентратах морской воды при температуре от комнатной до 65°С. Журнал химических и инженерных данных 12 , 183–189.

    Танджи К.К.
    (1969 ) Растворимость гипса в водных электролитах в зависимости от ассоциации ионов и ионной силы до 0.15 М и при 25°С. Наука и технологии в области окружающей среды 3 , 656–661.

    Вонг JWC, Хо GE
    (1993 ) Использование отходов гипса для восстановления растительности на отложениях красного шлама: исследование теплиц. Управление отходами и исследования 11 , 249–256.

    | Перекрестная ссылка | Академия GoogleАкадемия Google |

    Гипс как добавка к почве: использовать или потерять?

    Почвенная добавка гипс недостаточно изучена и имеет ограниченное применение на известковых почвах Мичигана.

    Гипс, или сульфат кальция, стал горячей темой в индустрии удобрений, и, хотя эта добавка к почве широко рекламируется, она недостаточно изучена. Ниже приведен краткий справочный список о гипсе.

    Гипс НЕ является известью.

    • Чтобы отрегулировать pH почвы, продукты известкования должны содержать карбонат (CO3-), который вступает в реакцию с ионами водорода, чтобы нейтрализовать кислотность почвы.
    • Гипс представляет собой сульфат кальция (CaSO4). Хотя кальций вытеснит ионы водорода, эти ионы останутся в растворе и не будут регулировать рН почвы.

    Гипс можно использовать как источник кальция и серы, однако помните:

    • Гипс более растворим, чем известь, и может быстрее добавлять кальций в почву. Это может привести к снижению уровня калия или магния в почве. Следите за этим, тестируя почву.
    • Почвы Мичигана обычно представляют собой почвы на известковой основе, что означает, что они получены из материалов с высоким содержанием кальция, что приводит к естественному высокому содержанию кальция в почвах.
    • Гипс можно использовать в качестве источника серы, однако он имеет тенденцию быть менее растворимым, чем другие источники, такие как сульфат аммония.

    Гипс может улучшить инфильтрацию воды и корней в солевых почвах.

    • Натриевые почвы очень редки в Мичигане.
    • Натриевые почвы содержат много натрия, мало кальция и имеют проблемы с проникновением воды и корнями из-за воздействия натрия на структуру.
    • Было показано, что кальций в гипсе, наряду с дренажем и обработкой почвы, снижает уровень натрия в натриевых почвах.
    • Пониженный уровень натрия улучшит структуру почвы, что приведет к лучшему проникновению воды и корней в натриевые почвы.

    Было показано, что гипс эффективен при лечении алюминиевой токсичности на почвах с pH ниже 4,5.

    • При pH ниже 4,5 алюминий в почве подавляет способность ионов водорода повышать pH.

    Сульфат может действовать как противоион на частицы почвы, увеличивая поглощение алюминия из почвенного раствора. Сульфат алюминия менее токсичен для растений, чем ион алюминия в отдельности.

    Была ли эта статья полезной для вас?