Введение
Гипс CaS04 2H2O - минерал весьма распространенный; он часто образует хорошие кристаллы и отличается широким разнообразием природных форм.
Уже много столетий люди используют гипс в качестве строительного материала и неспроста. Гипс по праву считается самым лучшим строительным материалом для отделки помещений.
Цель проекта:
- Изучить историю создания гипса и его применение в современном мире
Задачи:
-Узнать о разновидностях гипса
- Методы получения гипса
- Сферы использования гипса
История возникновения гипса
Гипс — минерал, водный сульфат кальция. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром. Один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала. Название происходит от греч. гипсос, что в древности обозначало и собственно гипс, и мел. Плотная снежно белая, кремовая или розовая тонкозернистая разновидность гипса известна как алебастр.
Широко распространённый минерал, в природных условиях образуется различными путями. Происхождение осадочное (типичный морской хемогенный осадок), низкотемпературно-гидротермальное, встречается в карстовых пещерах и сольфатарах. Осаждается из богатых сульфатами водных растворов при усыхании морских лагун, солёных озёр. Образует пласты, прослои и линзы среди осадочных пород, часто в ассоциациях с ангидритом, галитом, целестином, самородной серой, иногда с битумами и нефтью. В значительных массах он отлагается осадочным путем в озёрных и морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще не высока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит и затем уже другие, более растворимые соли, т.е. гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.
В России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарстане, в Архангельской, Вологодской, Горьковской и других областях. Многочисленные месторождения верхнеюрского возраста устанавливаются на Сев. Кавказе, в Дагестане. Замечательные коллекционные образцы с кристаллами гипса известны из месторождения Гаурдак (Туркмения) и других месторождений Средней Азии (в Таджикистане и Узбекистане), в Среднем Поволжье, в юрских глинах Калужской области. В термальных пещерах Naica Mine, (Мексика) были найдены друзы уникальных по размерам кристаллов гипса длиной до 11 м.
Гипс образовался в результате испарения древнего океана 110 - 200 миллионов лет назад. В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры. Цвет породы - белый, желтоватый, светло-серый - зависит от наличия или отсутствия в породе различных примесей.
Этот камень - один из самых древних строительных материалов. Его белый цвет, способность твердеть при соединении с водой, возможность придания твердеющему составу любой формы давно используют строители и ваятели. Для них он главный рабочий материал. Благодаря способности быстро приобретать прочность и нужную форму, благодаря высокой степени экологичности самого материала велика роль гипса и в медицине. Известный в прошлом как "алебастр", он широко использовался во всем мире при производстве ремонтно-строительных работ - для внутренней отделки помещений, украшений интерьеров в виде лепнины на потолках и стенах.
Гипс — камень ценный, и не только как строительный материал. С 1700 года гипс использовался и как удобрение для почвы. В восемнадцатом веке французский химик Лавуазье опубликовал первое научное исследование по гипсу. Культура использования гипса развивается и по сегодняшний день. Гипс используется в более чем в ста странах.
Гипс — это прекрасный строительный материал со славным прошлым и прекрасным будущим. В России наибольшего расцвета искусство работы с гипсом достигло на рубеже XVII-XVIII вв. Этот период совпал с началом строительства Петербурга. Архитектурные сооружения северной столицы богато украшались лепным декором, который старые мастера выполняли с большим вкусом и тонким пониманием свойств и декоративных особенностей материала. Популярность гипсового декора объяснялась сравнительной дешевизной сырья и простотой его обработки. Гипсовые отливки можно было легко окрашивать, имитируя подчас более дорогостоящие и труднее обрабатываемые камень и металл. Но чаще всего в архитектурной лепнине предпочитали сохранять естественный белый цвет материала, который выразительно подчеркивал тончайшие детали рельефа, придавал им воздушность, легкость.
Благодаря способности быстро приобретать прочность, нужную форму и исключительной экологической чистоте велика роль гипса в медицине.
В 1855 году во время Крымской войны русский хирург Н. И. Пирогов впервые в истории русской медицины применил гипсовую повязку, дав начало сберегательной тактике лечения ранений конечностей и избавив многих солдат и офицеров от ампутации.
Современная история гипса началась в 1894 году, когда американец Огаст Сэккет запатентовал «сухую штукатурку» — гипсокартон. Новый материал заменил доски и фанеру. Развитие области применения гипса до сих пор продолжается в других сферах, и особенно широко — в строительстве.
Химический состав
В состав гипса входят следующие элементы: Са, S, O. Окись кальция (СаО) 32,6%, трехокись серы (SO3) 46,5%, вода (Н2О) 20,9%. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки. Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп [SO4]2-, тесно связанные с ионами Ca2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы H2O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.
Гипс не вступает в реакции с кислотами, однако растворяется в хлористом водороде (HCl). Может иметь разную прозрачность, хотя прозрачный минерал гипс в природе встречается чаще. При нагревании свыше 107 градусов по Цельсию гипс превращается в алебастр, который, в свою очередь, при смачивании водой затвердевает.