Structure chimique, propriétés et utilisations du sulfate de calcium (CaSO4)



Le sulfate de calcium C'est un sel ternaire de calcium, de métal alcalino-terreux (M. Becambara), de soufre et d'oxygène. Sa formule chimique est CaSO4, ce qui signifie que pour chaque cation2+ Il y a un anion SO42- interagir avec cela. C'est un composé avec une large distribution dans la nature.

Ses formes les plus abondantes sont le CaSO4· 2H2O (le plâtre) et la forme anhydre CaSO4 (l'anhydrite). Il y a aussi une troisième forme: le plâtre ou le plâtre de Paris, produit par le chauffage du plâtre (l'hémidrato, CaSO4· 1 / 2H2O). L'image inférieure montre une partie solide de ce sel ternaire, avec son aspect blanchâtre.

Il est capable de former des hydrates; c'est-à-dire qu'il peut absorber les molécules d'eau de l'environnement dans certaines conditions. Le sulfate de calcium est un composé très utile chez l'être humain, car il est utilisé dans de nombreuses fonctions, notamment la construction de routes, l'embellissement de la maison et même la réparation des os.

Index

  • 1 structure chimique
  • 2 propriétés
    • 2.1 Formule moléculaire
    • 2.2 Poids moléculaire anhydre
    • 2.3 Odeur
    • 2.4 Apparence
    • 2.5 Densité
    • 2.6 Point de fusion
    • 2.7 Solubilité
    • 2.8 Stabilité
  • 3 utilisations
    • 3.1 Dans la construction et dans l'art
    • 3.2 Thérapeutique
    • 3.3 Dans la préparation des aliments
    • 3.4 Comme engrais et revitalisant pour les sols de culture
    • 3.5 Dans la production d'autres composés
  • 4 références

Structure chimique

La cellule unité orthorhombique pour le CaSO est représentée dans l'image supérieure4. Ici, on suppose que les interactions sont purement électrostatiques; c'est-à-dire que les cations Ca2+ attirer les anions tétraédriques SO42-.

Cependant, le Ca2+ il est très enclin à se coordonner, formant des structures polyédriques autour de lui. Et c'est due a quoi? À la disponibilité électronique du calcium pour accepter les électrons des espèces basiques ou négatives (comme les atomes de SO)42-).

Compte tenu du point précédent, maintenant les ions Ca2+ ils acceptent les liens datifs (fournis par l'O) et la cellule unitaire est transformée, comme indiqué dans l'image ci-dessous:

Par conséquent, le polyèdre CaO est formé8 (la sphère verte de Ca2+ entouré de huit sphères rouges d'O des tétraèdres SO4 fermer). Tétraèdres de polyèdres et de sulfates de calcium; c'est la structure cristalline du CaSO4 anhydre

En outre, lorsque les cristaux sont hydratés - formant le sel dihydraté ou l’hémidrate (CaSO4· 1/2 H2O) - la structure se dilate pour incorporer les molécules d'eau.

Ces molécules peuvent être intercalées et coordonnées avec le calcium; c'est-à-dire qu'ils remplacent un ou deux groupes sulfate.

D'un autre côté, toute l'eau n'arrive pas à intégrer le polyèdre CaO8. Certains, par contre, forment des ponts d'hydrogène avec des sulfates. Celles-ci servent d'union pour deux sections en zigzag, produits de la disposition des ions dans le cristal.

Propriétés

Formule Moléculaire

CaSO4 · nH2O.

Poids moléculaire anhydre

136,134 g / mol.

Odeur

C'est inodore.

Apparence

Dans le cas de l'anhydrite, il ressemble à une poudre blanche ou à des cristaux solides orthorhombiques ou monocliniques. Les cristaux ont une couleur variable: ils peuvent être blancs ou avec une teinte bleuâtre, grisâtre ou rougeâtre; Il peut aussi être rouge brique.

Densité

2,96 g / cm3 (forme anhydre). 2,32 gr / cm3 (forme dihydratée).

Point de fusion

1450 ºC (2840 ºF). Caractéristique des fortes interactions électrostatiques entre les ions divalents Ca2+ et SO42-.

Solubilité

0,2-0,3% dans l'eau à 25 ° C Il est peu soluble dans l'eau et insoluble dans l'éthanol.

La stabilité

Stable à température ambiante.

Utilise

Dans la construction et dans l'art

Il est utilisé dans l'élaboration de stuc pour encadrer les murs des maisons et autres constructions qui contribuent à son embellissement. De plus, des reliefs sont réalisés en moules médiates sur les toits et les cadres des fenêtres. Le plâtre est également dans les plafonds.

Le sulfate de calcium est utilisé pour aider à résoudre le problème de l'hydratation du béton, collaborant ainsi à la construction de routes, d'avenues, etc.

Avec les sculptures en plâtre, en particulier les figures religieuses, on utilise des cimetières sur les pierres tombales.

Thérapeutique

Vétérinaire

Expérimentalement, des morceaux de sulfate de calcium stériles ont été utilisés en médecine vétérinaire pour réparer des défauts osseux ou des cavités, tels que ceux laissés par des plaies ou des tumeurs.

Le plâtre ou le plâtre de Paris peut être utilisé pour réparer des défauts osseux en raison de sa capacité unique à stimuler l'ostéogenèse. Les études sur les rayons X et le technétium (Tc99m) médronate appuient l'utilisation du plâtre de Paris comme alloplastique et sa capacité ostéogénique lorsqu'il est implanté dans le sinus frontal.

Une régénération osseuse a été démontrée chez six chiens sur une période de 4 à 6 mois. Le sulfate de calcium a commencé à être utilisé dans ce domaine en 1957, sous la forme de comprimés de plâtre de Paris, comblant les défauts des os des chiens.

La substitution osseuse du sulfate de calcium est comparable à celle observée dans l'os autogène.

Ruhaimi (2001) a appliqué du sulfate de calcium dans de la mâchoire de lapin fraîchement détruite, observant une augmentation de l'ostéogenèse et de la calcification osseuse.

Médecine

Le sulfate de calcium est utilisé en médecine pour immobiliser les articulations ayant subi des luxations et des fractures, en plus d'être utilisé comme excipient dans la fabrication de comprimés.

Dentisterie

En dentisterie, il sert de base à la fabrication de prothèses dentaires, de restaurations et d’impressions des dents.

Dans la préparation des aliments

Il est utilisé comme coagulant dans l'élaboration du tofu, un aliment à base de soja et de grande consommation dans les pays orientaux, en remplacement de la viande. De plus, il a été utilisé pour raffermir les aliments et pour traiter les farines.

Comme engrais et conditionneur pour les sols de culture

Plâtre (CaSO4· 2H2O) a été utilisé comme engrais en Europe depuis le 18ème siècle, avec l’avantage sur l’utilisation de la chaux comme source de calcium pour une plus grande mobilité.

Le calcium doit être disponible pour les racines des plantes pour leur approvisionnement adéquat. Ensuite, l'addition de calcium améliore les cultures horticoles et les arachides (arachides).

La pourriture des racines de l'arachide produite par les agents pathogènes biologiques, ainsi que la pourriture apicale de la pastèque et de la tomate, sont partiellement contrôlées par les applications du gypse agricole.

Le gypse aide à réduire la dispersion de l'argile, ce qui provoque la formation de croûtes sur le sol. En réduisant les croûtes formées sur le sol, le plâtre facilite la sortie des plants. Cela augmente également l'entrée d'air et d'eau dans le sol.

Le gypse contribue à améliorer le sol en atténuant l'acidité et la toxicité de l'aluminium, adaptant ainsi la culture aux sols sodiques.

Dans la production d'autres composés

Le sulfate de calcium réagit avec le bicarbonate d'ammonium pour former du sulfate d'ammonium. Il a également été utilisé dans le processus de production d'acide sulfurique.

Le sulfate de calcium anhydre est mélangé avec du schiste ou du maigre et, lorsque le mélange est chauffé, le trioxyde de soufre est libéré sous forme gazeuse. L'oxyde de soufre est un précurseur de l'acide sulfurique.

Références

  1. Smokefoot. (26 décembre 2015). Structure de CaSO4. [Figure] Extrait le 6 mai 2018 de: commons.wikimedia.org
  2. Takanori Fukami et al. (2015). Synthèse, structure cristalline et propriétés thermiques du CaSO4· 2H2Ou des cristaux simples. Journal international de chimie; Volume 7, n ° 2; ISSN 1916-9698 E-ISSN 1916-9701 Publié par le Centre canadien de la science et de l'éducation.
  3. PubChem. (2018). Sulfate de calcium. Récupéré le 6 mai 2018 de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Wikipedia. (2018). Sulfate de calcium Récupéré le 6 mai 2018 de: en.wikipedia.org
  5. Elsevier (2018). sulfate de calcium. Récupéré le 6 mai 2018 sur: sciencedirect.com
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  7. Intagri. (2017). Manuel d'utilisation du gypse agricole comme agent d'amélioration du sol. Récupéré le 6 mai 2018 de: intagri.com