硫酸鈣

硫酸鈣

白色單斜結晶或結晶性粉末。無氣味。有吸濕性。128℃失去1分子結晶水， 163℃全部失水。微溶於酸、硫代硫酸鈉和銨鹽溶液，溶於400份水，在熱水中溶解較少，極慢溶於甘油，不溶於乙醇和多數有機溶劑。相對密度2.32。有刺激性。通常含有2個結晶水，自然界中以石膏礦形式存在。

基本介紹

  • 中文名：硫酸鈣
  • 英文名：Calcium sulfate
  • 化學式：CaSO4.2H2O
  • 分子量：172.17
  • CAS登錄號：10101-41-4
  • EINECS登錄號：231-900-3
  • 水溶性：微溶於水
  • 外觀：白色粉末
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編號系統

CAS號：10101-41-4
MDL號：MFCD00149625
EINECS號：231-900-3
RTECS號：EW4150000
PubChem號：24892640

物性數據

性狀：無色單斜晶繫結晶性粉末。玻璃光澤。
密度（g/mL，20℃）：2.32
熔點（ºC）：128
沸點（ºC，常壓）：163
閃點（ºC）：163
溶解性：微溶於水。溶於鹽酸。
硫酸鈣（二水合物）溶解度：0℃ 0.233；10℃ 0.244；18℃ 0.255；30℃ 0.264；40℃ 0.265；65℃ 0.244；75℃ 0.234。
硫酸鈣無色正交或單斜晶體，單斜晶體熔點1450℃，1193℃正交轉單斜晶體。密度2.61克/立方厘米，微溶於水。1200℃以上可以分解：2CaSO4= 2CaO+2SO2↑+O2↑（1200度）
一般由天然產出。也是磷酸鹽工業和某些其他工業的副產品。

化學性質

高溫下跟碳作用可生成硫化鈣和二氧化碳。生石膏CaSO4·2H2O是天然礦物，為白、淺黃、淺粉紅至灰色的透明或半透明的板狀或纖維狀晶體。性脆，128℃失1.5H2O，163℃失2H2O。工業上將生石膏加熱到150℃脫水成熟石膏CaSO4·1/2H2O（或燒石膏），加水又轉化為CaSO4·2H2O。據此可用於石膏繃帶、製作石膏模型、粉筆、工藝品、建築材料。石膏還用為水泥調速劑以控制其硬化速度。油漆膩子、紙張填料也用到石膏，日常點豆腐可用它為凝結劑。農業上施用石膏以降低土壤的鹼性。石膏礦與煤炭於高溫可製得SO2用於生產硫酸。CaSO4溶解度不大，其溶解度呈特殊的先升高后降低狀況。如10℃溶解度為0.1928g/100g水（下同），40℃為0.2097，100℃降至0.1619，使溶解硫酸鈣的硬水在高壓鍋爐（可達400℃）中結垢，造成危害，應於事前用Na2CO3使CaSO4轉化為更難溶的CaCO3沉澱（其溶解度：0.0015g）而除去（使硬水軟化）。在大理石遇稀H2SO4時因生成微溶CaSO4包於大理石表面阻礙與酸的接觸，使反應停止，故不能用稀H2SO4與大理石製取CO2。
硫酸鈣
化學方程式：CaCO3+H2SO4=CaSO4（微溶於水）+H2O+CO2↑

生態學數據

通常對水體是稍微有害的，不要將未稀釋或大量產品接觸地下水，水道或污水系統，未經政府許可勿將材料排入周圍環境。

計算化學數據

1.疏水參數計算參考值（XlogP）:無
2.氫鍵供體數量:2
3.氫鍵受體數量:6
4.可旋轉化學鍵數量:0
5.互變異構體數量:無
6.拓撲分子極性表面積90.6
7.重原子數量:8
8.表面電荷:0
9.複雜度:62.2
10.同位素原子數量:0
11.確定原子立構中心數量:0
12.不確定原子立構中心數量:0
13.確定化學鍵立構中心數量:0
14.不確定化學鍵立構中心數量:0
15.共價鍵單元數量:4

性質與穩定性

避免光，明火，高溫。難溶於水，溶於酸、銨鹽、硫代硫酸鈉和甘油。微溶於水。溶於鹽酸。石膏礦床主要為蒸發沉積成因，系化學沉積作用的產物，在石灰規格及質量要求。

貯存方法

貯存於乾燥，潔淨的庫房中。食品級產品要防止有毒物的污染，不準與有毒物品共貯混運。應注意防潮、防濕。

合成方法

1.有露天開採也有地下開採。前者多為山坡露天，台階式採礦；後者開採方法多數礦山採用豎井開拓或斜井開拓，並以房柱採礦法為主，其次為全面採礦法。開採工藝流程見“磷塊岩”。我國絕大多數石膏礦山採用手選法，有的礦山生產礦石不加任何選別，采出礦石即為礦產品。將天然石膏礦除淨雜質、泥土經煅燒磨粉而成。
2.氨鹼法制鹼的副產物（氯化鈣）中加入硫酸鈉，反應物經精製而得二水硫酸鈣。
3.製造有機酸時的副產物。例如：製造草酸時副產物草酸鈣用硫酸分解，再經精製而得二水硫酸鈣。
4.將試劑級硫酸鈣加到硫酸銨水溶液中 （ 氯化鈣過量） ，進行反應。
當沉澱完全後，靜置澄清，水洗沉澱5～6次，吸濾後再用水洗至溶液NH4+離子含量合格 （ 用奈氏試劑檢驗） ，於60～70℃乾燥，即得化學純硫酸鈣。要製取無水硫酸鈣，可將二水合物在200℃加熱至恆重。
5.水壓熱法　將質量分數小於2%的二水石膏懸浮液加到水壓熱器中處理，在飽和蒸汽壓下，二水石膏變為細小針狀的半水石膏，再經晶型穩定化處理，得到半水硫酸鈣晶須。
6.常壓酸化法　在一定溫度下，高濃度二水硫酸鈣懸浮液在酸性溶液中可以轉變成針狀或纖維狀半水硫酸鈣晶須。還有專利報導了利用氨鹼廢液廠與滷水製造硫酸鈣晶須。具體方法是將氨鹼廠蒸氨廢液與製鹽滷水混合先製得二水硫酸鈣，再由二水硫酸鈣通過常壓酸化法製得半水硫酸鈣晶須。

用途

1.製造水泥、半水硫酸鈣及硫酸的原料。油漆和造紙工業中用作填充劑。農業上用作化肥，能降低土壤鹼度、改善土壤性能。
2.食用級可用作營養增補劑（鈣質強化）、凝固劑、酵母食料、麵團調節劑、螯合劑，還用作番茄、土豆罐頭中的組織強化劑、釀造用水的硬化劑、酒的風味增強劑等。
3.石膏除大量用作建築材料和水泥原料外，廣泛用於橡膠、塑膠、肥料、農藥、油漆、紡織、食品、醫藥、造紙、日用化工、工藝美術、文教等部門。在缺乏硫資源的地區，可用以製造硫酸和硫酸銨。無色透明的石膏可作光學材料。
4.用作環氧樹脂的填充劑，可配製高強度、耐高溫、耐磨性好的環氧樹脂膠黏劑。也可代替石棉製造無石棉的摩擦材料。

相關檢測

檢驗

氯化物
取硫酸鈣0.50g，加硝酸溶液（1→2）5ml與水40ml，振搖使溶解，依法檢查（附錄Ⅷ A），與標準氯化鈉溶液9.0ml製成的對照溶液比較，不得更濃（0.018%）。
碳酸鹽
取硫酸鈣1.0g，加水5ml，混勻，滴加稀鹽酸，不得發生暴沸。
熾灼失重取硫酸鈣1.0g，熾灼至恆重，減失重量應為18.0%-23.0%。
鐵鹽
取硫酸鈣0.20g，加過硫酸按50mg與稀鹽酸10ml，振搖溶解後，加水稀釋使成50ml，加硫氰酸銨試液5.0ml，搖勻，依法檢查，與標準鐵溶液3.0ml用同一方法製成的對照液比較，不得更深（0.015%）。
重金屬
取硫酸鈣1.0g，加稀鹽酸5ml與水15ml，加熱溶解，放冷，加酚酞指示液1滴，滴加濃氨溶液至溶液顯淡紅色，加醋酸鹽緩衝液（pH3.5）2ml，濾過，濾液加水至25ml，加維生素C0.5g，溶解後，依法檢查，含重金屬不得過百萬分之十五。

測定含量

方法名稱： 硫酸鈣---硫酸鈣的測定---絡合滴定法
套用範圍： 本方法採用滴定法測定硫酸鈣的含量。
本方法適用於硫酸鈣。
方法原理： 供試品加稀鹽酸10mL與水100mL，振搖使溶解，在攪拌下精密加乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）20mL，搖勻，加氫氧化鈉溶液（1→5）15mL與紫脲酸銨指示劑0.2～0.3g，繼以乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）滴定至溶液由桃紅色變為紫色，計算硫酸鈣的含量。
試劑：
  1. 稀鹽酸
  2. 紫脲酸銨指示劑
  3. 乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）
  4. 基準氧化鋅
  5. 水
  6. 氫氧化鈉溶液（1→5）
  7. 鋅滴定液（0.05mol/L）
試樣製備：
1.稀鹽酸
取鹽酸234 mL加水稀釋至1000mL。
2.紫脲酸銨指示劑
取紫脲酸銨0.1g，加氯化鈉使成20g，研細。
3.乙二胺四乙酸二鈉滴定液（0.05mol/L）
取乙二胺四醋酸二鈉19g，加適量的水使溶解成1000mL，搖勻。
標定：取於約800℃灼燒至恆重的基準氧化鋅0.12g，精密稱定，加稀鹽酸3mL使溶解，加水25mL，加0.025%甲基紅的乙醇溶液1滴，滴加氨試液至溶液顯微黃色，加水25mL與氨-氯化銨緩衝液（pH10.0）10mL，再加鉻黑T指示劑少量，用本液滴定至溶液由紫色變為純藍色，並將滴定的結果用空白試驗校正。每1mL乙二胺四乙酸二鈉滴定液（0.05mol/L）相當於4.069mg的氧化鋅。根據本液的消耗量與氧化鋅的取用量，算出本液的濃度。
貯藏：置玻璃塞瓶中，避免與橡皮塞、橡皮管等接觸。
4.鋅滴定液（0.05mol/L）
配製：取硫酸鋅15g（相當於鋅約3.3g）加稀鹽酸10mL與水適量是溶解成1000mL，搖勻。
標定：精密量取本液25mL，加0.025%甲基紅的乙醇溶液1滴，滴加氨試液至溶液顯微黃色，加水25mL，氨-氯化銨緩衝液（pH10.0）與鉻黑T指示劑少量，用乙二胺四乙酸二鈉滴定液（0.05mol/L）滴定至溶液由紫色變為純藍色，並將滴定的結果用空白試驗校正。根據乙二胺四乙酸二鈉滴定液的消耗量，計算出本液的濃度，即得。
操作步驟：
取本品0.2g，精密稱定，加稀鹽酸10mL與水100mL，振搖使溶解，在攪拌下精密加乙二胺四乙酸二鈉滴定液每1mL乙二胺四乙酸二鈉滴定液（0.05mol/L）相當於6.807mg的CaSO4。
註：“精密稱取”系指稱取重量應準確至所稱取重量的千分之一。

質檢指標值

銨（NH4），% ≤0.005
澄清度試驗/號 ≤4
鹼金屬及鎂（MgO），% ≤0.2
鹽酸不溶物，% ≤0.025
重金屬（以Pb計），% ≤0.001
鐵（Fe），% ≤0.0005
碳酸鹽（CO3），% ≤0.05
氯化物（Cl），% ≤0.002
硝酸鹽（NO3），% ≤0.002
含量（CaSO4·2H2O），% ≥99.0

注意事項

貯藏

遮光，密封保存。

鑑別

加稀鹽酸使溶解，溶液是鈣鹽與硫酸鹽（附錄Ⅲ）的鑑別反應。

配伍禁忌

有水分存在時，鈉鹽可能與有機胺、胺基酸、多肽和蛋白質有配伍禁忌，並可能形成複合物。鈣鹽將影響四環素類抗生素的生物利用度，據推測，硫酸鈣可能與吲哚美辛、阿司匹林、門冬醯胺、頭孢氨苄、紅黴素有配伍禁忌，因為這些物質與其他鈣鹽有配伍禁忌。
高溫狀態下，硫酸鈣可與磷或鋁粉末發生劇烈反應，也能與重氮甲烷發生劇烈反應。

化學實驗

在使用碳酸鈣製取二氧化碳的實驗中，不能用稀硫酸代替稀鹽酸是因為反應會生成微溶的硫酸鈣，沒有溶解的硫酸鈣包裹在石灰石表面，使反應停止。

安全風險

安全術語

S22 Do not breathe dust。切勿吸入粉塵。
S24/25 Avoid contact with skin and eyes。避免與皮膚和眼睛接觸。

風險術語

R49 吸入可能致癌。

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