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石膏

礦物
此條目介紹的是一種礦物。關於日本歌手椎名林檎的單曲，請見「石膏 (單曲)」。關於骨折患者用到的石膏，請見「石膏 (骨科)」。

石膏（英語：Gypsum）是一種由二水合硫酸鈣組成的軟硫酸鹽礦物，化學式為CaSO
4 · 2H2O。[4]它被廣泛開採並用作肥料，並作為多種形式的灰泥、粉筆和石膏板的主要成分。雪花石膏是一種細膩的白色或淺色石膏品種，已被許多文化用於雕塑，包括古埃及、美索不達米亞、古羅馬、拜占庭帝國等。 石膏也可結晶為透石膏的半透明晶體。它以蒸發岩礦物和硬石膏的水合產物形式形成。

石膏
基本資料
類別硫酸鹽礦物
化學式CaSO
4 · 2H2O
IMA記號Gp[1]
施特龍茨分類7.CD.40
戴納礦物分類29.6.3.1
晶體分類稜柱體 (2/m)
H-M記號：(2/m)
晶體空間群I2/a
晶胞a = 5.679(5), b = 15.202(14)
c = 6.522(6) Å; β = 118.43°; Z = 4
性質
分子量172.16 g·mol−1
顏色無色（在透射光中）到白色；由於雜質經常染上其他色調，可能是黃色、棕褐色、藍色、粉紅色、深棕色、紅棕色或灰色
晶體慣態團塊狀，平坦狀，細長且通常為稜柱形的晶體
晶系單斜
雙晶{110}很常見
解理{010}完美，{100}清晰
斷口{100}貝殼狀，[001]平行分裂
韌性/脆性柔韌、無彈性
莫氏硬度1.5–2（定義礦物）
光澤玻璃到絹絲、珍珠或蠟狀光澤
條痕白色
透明性透明到半透明
比重2.31–2.33
光學性質雙軸 (+)
折射率nα = 1.519–1.521
nβ = 1.522–1.523
nγ = 1.529–1.530
雙折射δ = 0.010
多色性無
2V夾角58°
熔性5
溶解度熱稀HCl
參考文獻[2][3][4]
主要品種
纖維石膏珍珠光澤纖維團塊
透石膏透明和刀片狀晶體
雪花石膏質地細膩，略顯色

基於劃痕硬度比較的莫氏硬度標度將值2定義為石膏。

物理性質

 
石膏晶體足夠柔軟，可以在手的壓力下彎曲。樣品在洛桑州地質博物館展出。

石膏具有中等水溶性（在25°C時約為2.0–2.5g/L）[5]，並且與大多數其他鹽相比，它表現出逆溶解度，在較高溫度下更難溶解。當石膏在空氣中加熱時，它會失去水分並首先轉化為燒石膏（半水合硫酸鈣），若進一步加熱，則轉化為硬石膏（無水硫酸鈣）。與硬石膏一樣，石膏在鹽溶液和鹽水中的溶解度也有很大程度上取決於NaCl的濃度。 [5]

石膏的結構由鈣層 （Ca2+）和硫酸根層（SO2−
4）離子緊密結合在一起。 這些層由結晶水分子層通過較弱的氫鍵鍵合，從而使晶體沿平面（在{010}平面中）完美解離。[4][6]

晶體品種

主條目：透石膏

石膏在自然界中以扁平的形式存在，通常是孿晶，以及稱為透石膏的透明、可裂解的物質。透石膏的英文「Selenite」以古希臘語中的月亮一詞命名。

透石膏也可能以絲狀纖維形式出現，在這種情況下，它通常被稱為纖維石膏。一種非常細膩的白色或淺色石膏被稱為雪花石膏，因各種裝飾用途而備受推崇。在乾旱地區，石膏可以以花狀形式出現，通常不透明並含有沙粒，被稱為沙漠玫瑰。它還形成了自然界中發現的一些最大的晶體，長達12米，以透石膏的形式存在。[7]

發現

石膏是一種常見的礦物，具有與沈積岩相關的厚而廣的蒸發岩床。石膏從湖水和海水中沉積，也從溫泉、火山蒸汽和礦脈中的硫酸鹽溶液中沉積。礦脈中的熱液硬石膏通常在近地表暴露處被地下水水合成石膏。它通常與礦物岩鹽和硫有關。石膏是最常見的硫酸鹽礦物。[8]純石膏是白色的，但作為雜質發現的其他物質可能會給局部沉積物帶來多種顏色。

因為石膏會隨著時間的推移溶解在水中，所以石膏很少以沙子的形式出現。 然而，美國新墨西哥州白沙國家公園的獨特條件造就了710平方公里的白色石膏砂，足以為美國建築業提供1000年的石膏板。[9]

來自火星偵察軌道衛星（MRO）的軌道圖片表明，火星北極地區存在石膏沙丘，[10]後來由火星探測漫遊者（MER）機遇號在地面上證實。[11]

用途

 
石膏作品，來自巴倫西亞民族學博物館
 
俄亥俄州北部的石膏礦床地圖，黑色方塊表示礦床的位置，來自「俄亥俄州地理」，1923年

石膏有多種應用：

建造業

  • 石膏板主要用作牆壁和天花板的飾面，在建築中被稱為石膏板或乾壁。石膏為這些材料提供了一定程度的耐火性，並且將玻璃纖維添加到它們的成分中以突出這種效果。石膏的導熱性很小，因此石膏板具有一定的絕緣性能。[12]
  • 石膏砌塊在建築施工中像混凝土塊一樣使用。
  • 石膏砂漿是一種古老的用於建築施工的砂漿。
  • 波特蘭水泥的一種成分，用於防止混凝土閃凝（過快硬化）。

農業

  • 肥料：石膏提供兩種次生植物的常量營養素：鈣和硫。與石灰石不同，它通常不會影響土壤的pH值。[13]
  • 其他土壤改良劑用途：石膏可降低酸性土壤中的鋁和硼毒性。它還可以改善土壤結構，提高吸水性和通氣性。[13]
  • 古代世界的木材替代品：由於青銅時代克里特島的森林砍伐，木材變得稀缺時，石膏被用於以前使用木材的地方的建築施工。[14]
  • 土壤水勢監測：可以將石膏塊插入土壤中，測量其電阻以得出土壤水分。[15]

造型、雕塑和藝術

飲食

  • 豆腐的凝結劑，使其最終成為膳食鈣的重要來源。[19]
  • 將用於釀造的水提高硬度。[20]
  • 在烘焙中用作麵團改良劑、降低粘性，以及作為膳食鈣的烘焙食品來源。[21]是礦物酵母食品的主要成分。[22]

醫藥和化妝品

  • 石膏可用於手術夾板。[23]
  • 作為牙科中的印模。[24]

其他

參見

參考資料

  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320 [2022-11-26]. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43. （原始內容存檔於2021-12-13）. 
  2. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (編). Gypsum (PDF). Handbook of Mineralogy. V (Borates, Carbonates, Sulfates). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. 2003 [2022-11-26]. ISBN 978-0962209703. （原始內容存檔 (PDF)於2012-03-08）. 
  3. ^ Gypsum （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Mindat
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S. Jr., Manual of Mineralogy  20th, John Wiley: 352–353, 1985, ISBN 978-0-471-80580-9 
  5. ^ 5.0 5.1 Bock, E. On the solubility of anhydrous calcium sulphate and of gypsum in concentrated solutions of sodium chloride at 25 °C, 30 °C, 40 °C, and 50 °C. Canadian Journal of Chemistry. 1961, 39 (9): 1746–1751. doi:10.1139/v61-228. 
  6. ^ Mandal, Pradip K; Mandal, Tanuj K. Anion water in gypsum (CaSO4·2H2O) and hemihydrate (CaSO4·1/2H2O). Cement and Concrete Research. 2002, 32 (2): 313. doi:10.1016/S0008-8846(01)00675-5. 
  7. ^ García-Ruiz, Juan Manuel; Villasuso, Roberto; Ayora, Carlos; Canals, Angels; Otálora, Fermín. Formation of natural gypsum megacrystals in Naica, Mexico (PDF). Geology. 2007, 35 (4): 327–330 [2022-11-26]. Bibcode:2007Geo....35..327G. doi:10.1130/G23393A.1. hdl:10261/3439  . （原始內容存檔 (PDF)於2022-03-23）. 
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  11. ^ NASA Mars Rover Finds Mineral Vein Deposited by Water （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, NASA, 7 December 2011.
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外部連結

 
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