石膏 (英語:Gypsum )是一種由二水合硫酸鈣 組成的軟硫酸鹽礦物 ,化學式為CaSO 4 · 2H2 O。[ 4] 它被廣泛開採並用作肥料 ,並作為多種形式的灰泥 、粉筆 和石膏板 的主要成分。雪花石膏 是一種細膩的白色或淺色石膏品種,已被許多文化用於雕塑,包括古埃及 、美索不達米亞 、古羅馬 、拜占庭帝國 等。 石膏也可結晶為透石膏 的半透明晶體。它以蒸發岩 礦物和硬石膏 的水合產物形式形成。
Quick Facts 石膏, 基本資料 ...
石膏 類別 硫酸鹽礦物 化學式 CaSO 4 · 2H2 O IMA記號 Gp[ 1] 施特龍茨分類 7.CD.40 戴納礦物分類 29.6.3.1 晶體分類 稜柱體 (2/m) H-M記號 :(2/m) 晶體空間群 I 2/a晶胞 a = 5.679(5), b = 15.202(14) c = 6.522(6) Å; β = 118.43°; Z = 4 分子量 172.16 g·mol−1 顏色 無色(在透射光中)到白色;由於雜質經常染上其他色調,可能是黃色、棕褐色、藍色、粉紅色、深棕色、紅棕色或灰色 晶體慣態 團塊狀,平坦狀,細長且通常為稜柱形的晶體 晶系 單斜 雙晶 {110}很常見 解理 {010}完美,{100}清晰 斷口 {100}貝殼狀,[001]平行分裂 韌性/脆性 柔韌、無彈性 莫氏硬度 1.5–2(定義礦物) 光澤 玻璃到絹絲、珍珠或蠟狀光澤 條痕 白色 透明性 透明到半透明 比重 2.31–2.33 光學性質 雙軸 (+) 折射率 n α = 1.519–1.521 n β = 1.522–1.523 n γ = 1.529–1.530雙折射 δ = 0.010 多色性 無 2V夾角 58° 熔性 5 溶解度 熱稀HCl 參考文獻 [ 2] [ 3] [ 4] 纖維石膏 珍珠光澤纖維團塊 透石膏 透明和刀片狀晶體 雪花石膏 質地細膩,略顯色
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基於劃痕硬度比較的莫氏硬度 標度將值2定義為石膏。
石膏晶體足夠柔軟,可以在手的壓力下彎曲。樣品在洛桑州地質博物館展出。
石膏具有中等水溶性(在25°C時約為2.0–2.5g/L)[ 5] ,並且與大多數其他鹽相比,它表現出逆溶解度,在較高溫度下更難溶解。當石膏在空氣中加熱時,它會失去水分並首先轉化為燒石膏 (半水合硫酸鈣),若進一步加熱,則轉化為硬石膏 (無水硫酸鈣)。與硬石膏一樣,石膏在鹽溶液和鹽水中的溶解度也有很大程度上取決於NaCl 的濃度。 [ 5]
石膏的結構由鈣層 (Ca2+ )和硫酸根層(SO2− 4 )離子緊密結合在一起。 這些層由結晶水 分子層通過較弱的氫鍵 鍵合,從而使晶體沿平面(在{010}平面中)完美解離。[ 4] [ 6]
石膏在自然界中以扁平的形式存在,通常是孿晶 ,以及稱為透石膏 的透明、可裂解的物質。透石膏的英文「Selenite 」以古希臘語中的月亮 一詞命名。
透石膏也可能以絲狀纖維形式出現,在這種情況下,它通常被稱為纖維石膏。一種非常細膩的白色或淺色石膏被稱為雪花石膏 ,因各種裝飾用途而備受推崇。在乾旱地區,石膏可以以花狀形式出現,通常不透明並含有沙粒,被稱為沙漠玫瑰 。它還形成了自然界中發現的一些最大的晶體,長達12米,以透石膏的形式存在。[ 7]
石膏是一種常見的礦物,具有與沈積岩 相關的厚而廣的蒸發岩 床。石膏從湖水和海水中沉積,也從溫泉 、火山 蒸汽和礦脈 中的硫酸鹽溶液中沉積。礦脈中的熱液 硬石膏通常在近地表暴露處被地下水水合成石膏。它通常與礦物岩鹽 和硫 有關。石膏是最常見的硫酸鹽礦物。[ 8] 純石膏是白色的,但作為雜質發現的其他物質可能會給局部沉積物帶來多種顏色。
因為石膏會隨着時間的推移溶解在水中,所以石膏很少以沙子的形式出現。 然而,美國新墨西哥州 白沙國家公園 的獨特條件造就了710平方公里的白色石膏砂,足以為美國建築業提供1000年的石膏板 。[ 9]
來自火星偵察軌道衛星 (MRO)的軌道圖片表明,火星北極地區存在石膏沙丘,[ 10] 後來由火星探測漫遊者 (MER)機遇號 在地面上證實。[ 11]
石膏作品,來自華倫西亞民族學博物館
俄亥俄州北部的石膏礦床地圖,黑色方塊表示礦床的位置,來自「俄亥俄州地理」,1923年
石膏有多種應用:
石膏板 主要用作牆壁和天花板的飾面,在建築中被稱為石膏板或乾壁。石膏為這些材料提供了一定程度的耐火性,並且將玻璃纖維添加到它們的成分中以突出這種效果。石膏的導熱性很小,因此石膏板具有一定的絕緣性能。[ 12]
石膏砌塊 在建築施工中像混凝土塊一樣使用。
石膏砂漿 是一種古老的用於建築施工的砂漿。
波特蘭水泥 的一種成分,用於防止混凝土 閃凝(過快硬化)。
肥料 :石膏提供兩種次生植物的常量營養素 :鈣和硫。與石灰石不同,它通常不會影響土壤的pH值。[ 13]
其他土壤改良劑 用途:石膏可降低酸性土壤中的鋁和硼毒性。它還可以改善土壤結構,提高吸水性和通氣性。[ 13]
古代世界的木材替代品:由於青銅時代 克里特島 的森林砍伐,木材變得稀缺時,石膏被用於以前使用木材的地方的建築施工。[ 14]
土壤水勢 監測:可以將石膏塊插入土壤中,測量其電阻以得出土壤水分。[ 15]
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