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硫酸钙

硫酸钙( Sulfate)是钙的硫酸盐,分子式为CaSO4,无水硫酸钙俗称硬石膏,外观为白色粉末,无臭无味,其密度为2.9g/cm3。硫酸钙微溶于水,溶于酸、硫代硫酸钠铵盐溶液,不溶于乙醇和多数有机溶剂。硫酸钙能够发生分解、与部分单质、酸、碱、盐以及非金属氧化物反应。硫酸钙一般可由天然石膏矿经除杂、煅烧、磨粉而得,也可从磷酸盐工业或其他工业的副产品中获得。硫酸钙在医疗、食品、工业、建筑等领域均有广泛的应用。

自然分布

天然硫酸钙指的是石膏矿,同时硫酸钙在岩盐、海水中也有存在。石膏是一种分布广泛的单斜晶系矿物,自然界资源十分丰富,全球已有100多个国家和地区勘探出石膏资源,其中俄罗斯石膏储量为32亿吨,中国13亿吨,美国7亿吨,加拿大4.5亿吨,巴西2.3亿吨,其他石膏资源较丰富的国家还有英国、印度、西班牙、法国等。

理化性质

物理性质

硫酸钙外观为白色粉末,无臭无味,其密度为2.9g/cm3。硫酸钙微溶于水,溶于酸、硫代硫酸钠铵盐溶液,不溶于乙醇和多数有机溶剂,熔点为1450°C,需要注意的是硫酸钙在1200°以上会开始分解。

化学性质

分解反应

硫酸钙很稳定,加热至1200 °C以上才会开始分解,生成氧化钙二氧化硫氧气

与单质反应

硫酸钙在高温下能被碳或硫等单质还原成二氧化硫或者硫化物

与酸反应

硫酸钙与硫酸反应会生成酸式盐或硫酸合物。

硫酸钙能被氢碘酸还原成二氧化硫或硫化氢。

与碱反应

硫酸钙与碱反应会生成氢氧化钙沉淀。

与盐反应

硫酸钙能与盐反应生成沉淀或复盐结晶。

与非金属氧化物反

硫酸钙能被一氧化碳还原成硫化钙二氧化碳

硫酸钙能与二氧化碳或二氧化硅反应生成碳酸钙硅酸钙沉淀。

制备方法

硫酸钙一般可由天然石膏矿经除杂、煅烧、磨粉而得,也可从磷酸盐工业或其他工业的副产品中获得。一般可由硫酸盐与可溶性钙盐制得,反应方程式如下:

应用领域

医疗领域

硫酸钙因具有降解速度快、自硬硬强度高的特点,在医学上主要用于骨外科固定材料、骨缺损填充和矫形外科,如应用于牙周骨缺损、股骨骨折胫骨创伤性缺损、骨囊肿、纤维发育不良、巨细胞手术后缺损等。硫酸钙还能够作为药物载体,如糖肽、阿莫西林氨基糖苷类抗生素的载体,能够起到缓释作用,可用于骨髓炎等的治疗。

食品领域

硫酸钙在食品领域可作为食品添加剂,如在生产豆制品时充当蛋白质凝固剂使得变形后的大豆蛋白凝固,得到老豆腐豆腐干、豆腐脑等;硫酸钙还可在生产番茄、阳芋罐头时作为组织强化剂;添加于浮小麦内作为酵母食料、面团调节剂等。

工业领域

硫酸钙可作为橡胶和塑料的填充剂。硫酸钙容易分散,不会影响橡胶的硫化速度,因而能够直接混入橡胶,并且硫化钙的折光率和橡胶相近,可用于透明制品;将硫化钙应用于塑料制品,能够提高塑料制品的尺寸稳定性,如复合材料钙塑塑料中就大量使用了硫酸钙作为填料。

建筑领域

硫酸钙可作为油漆白颜料,二水硫酸钙可用于制造水泥。α型半水硫酸钙主要应用为制作建筑上的高强度石膏构件、石膏板等,β型半水硫酸钙可作为建筑材料,粉饰石膏构件等。

安全事宜

毒性

钙和硫酸根均为人体内正常成分,且硫酸钙的溶解度小,在消化道内很难被吸收,因而硫酸钙对人体无毒性。

健康危害

长期暴露于浓度为13-51mg/m3的硫酸钙(石膏)粉尘中,有可能出现呼吸道黏膜的改变以及肺纹理增强的症状;暴露于6-375mg/m3的硫酸钙粉尘中时,有可能出现慢性结膜炎、嗅觉减退、鼻粘膜干燥、味觉减退等症状,患上呼吸系统的非特异性疾病。

防护措施

穿戴好防护服、防护眼镜、口罩,保护好呼吸道;遵守个人卫生措施,做好生产场所的除粉尘工作。

参考资料

Calcium sulfate | CaSO4 - PubChem.PubChem.2023-02-24