硫酸钙

硫酸钙（或硫酸钙）是一种无机化合物，化学式为 CaSO4 及相关水合物。 以 γ-硬石膏（无水形式）的形式用作干燥剂。 一种特殊的水合物被称为熟石膏，另一种是天然存在的矿物石膏。 它在工业上有很多用途。 所有形式都是难溶于水的白色固体。 碳酸钙会导致水xxx变硬。

该化合物存在于对应于不同晶体结构和矿物质的三个水合作用水平：

• CaSO_{4（硬石膏）：无水状态。 结构与正硅酸锆（锆石）有关：Ca2+为8坐标，SO2−4为四面体，O为3坐标。}
• CaSO_{4·2H2O（石膏和亚硒酸盐（矿物））：二水合物。}
• CaSO_{4·1/2H2O(bassanite)：半水合物，又称熟石膏。 有时会区分特定的半水合物：α-半水合物和 β-半水合物。}

硫酸钙的主要用途是生产熟石膏和灰泥。 这些应用利用了这样一个事实，即已经粉化和煅烧的硫酸钙在水合时形成可模制的糊状物并硬化为结晶硫酸钙二水合物。 还方便的是硫酸钙难溶于水并且在其固化后与水接触时不易溶解。

通过明智的加热，石膏转化为部分脱水的矿物，称为 bassanite 或熟石膏。 这种材料的分子式为 CaSO4·(nH2O)，其中 0.5 ≤ n ≤ 0.8。 需要 100 至 150 °C（212-302 °F）的温度才能驱除其结构内的水。 温度和时间的细节取决于环境湿度。 高达 170 °C (338 °F) 的温度用于工业煅烧，但在这些温度下，γ-硬石膏开始形成。 此时传递给石膏的热能（水合热）倾向于驱走水分（以水蒸气的形式）而不是增加矿物的温度，矿物的温度会缓慢上升，直到水消失，然后上升得更快 . 部分脱水的方程式为：

CaSO4 · 2 H2O → CaSO4 · 1/2 H2O + 1+1/2 H2O↑

该反应的吸热特性与石膏板的性能相关，赋予住宅和其他结构耐火性。 在火灾中，由于石膏中的水分流失，干墙板后面的结构将保持相对凉爽，从而防止（或xxx延缓）框架损坏（通过木材构件的燃烧或高温下钢材强度的损失） 以及随之而来的结构性倒塌。 但在较高温度下，硫酸钙会释放氧气并充当氧化剂。 此属性用于铝热学。 大多数矿物质在再水化时仅形成液体或半液体糊状物，或保持粉状，与此相反，煅烧石膏具有不同寻常的特性：在正常（环境）温度下与水混合时，它会迅速恢复到首选的二水合物化学形式， 在物理凝固形成刚性比较强的石膏晶格的同时：

CaSO4 · 1/2 H2O + 1+1/2 H2O → CaSO4 · 2 H2O

这种反应是放热的，因此石膏可以很容易地铸造成各种形状，包括板材（用于干墙）、棒材（用于黑板粉笔）和模具（用于固定断骨或用于金属铸造）。

与聚合物混合后，它已被用作骨修复水泥。 将少量煅烧石膏添加到土中以直接从铸土中创建坚固的结构，这是土坯的替代品（土坯在潮湿时会失去强度）。 可以改变脱水条件以调整半水合物的孔隙率，从而产生所谓的 α- 和 β- 半水合物（它们在化学上或多或少相同）。

加热至 180 °C (356 °F) 时，会生成几乎无水的形式，称为 γ-硬石膏（CaSO4·nH2O，其中 n = 0 至 0.05）。 γ-硬石膏与水缓慢反应，恢复为二水合物状态，这是一些商业干燥剂所利用的特性。 加热到 250 °C 以上时，会形成完全无水的形式，称为 β-硬石膏或天然硬石膏。