硫酸钙

白色单斜结晶或结晶性粉末

硫酸钙( 钙 Sulfate)是一种无机化合物,化学式为CaSO 4 ,白色结晶性粉末,无臭,具涩味,其密度为2.960g/cm 3 。无水硫酸钙俗称硬石膏。 硫酸钙微溶于水,溶于酸、 硫代硫酸钠 和 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,具涩味,其密度为2.960克/立方厘米。 硫酸钙微溶于水、甘油,溶于酸、 硫代硫酸钠 和 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 和 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 或 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 或 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/m 3 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/m 3 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

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