Gesso

gypsum é um mineral de sulfato macio composto por di-hidrato de sulfato de cálcio, com a fórmula química caso 4 · 2h _{2 o} . É amplamente extraído e é usado como fertilizante e como o principal constituinte em muitas formas de giz de gesso, quadro -negro ou calçada e drywall. A Alabaster, uma variedade branca de grão fino ou levemente colorida de gesso, tem sido usada para escultura por muitas culturas, incluindo Egito antigo, Mesopotâmia, Roma Antiga, Império Bizantino e Alabasters Nottingham da Inglaterra medieval. O gesso também cristaliza como cristais translúcidos de selenita. Ele se forma como um mineral de evaporita e como um produto de hidratação de anidrita.

A escala MOHS da dureza mineral define gesso como valor de dureza 2 com base na comparação de dureza de arranhões.

etimologia e história

A palavra gypsum é derivada da palavra grega γύύος ( GYPSOS ), " Plaster ". Como as pedreiras do distrito de Montmartre, de Paris, há muito tempo mobilam gesso queimado (gesso calcinado) para vários propósitos, essa gesso desidratada ficou conhecida como gesso de Paris. Ao adicionar água, após algumas dezenas de minutos, o gesso de Paris se torna gesso comum (di -hidrato) novamente, fazendo com que o material endureça ou#34; set " de maneiras que são úteis para fundição e construção.

gypsum era conhecido em inglês antigo como spærstān , &#34 Pedra Spear ", referindo -se às suas projeções cristalinas. (Assim, a palavra SPAR na mineralogia é por comparação com o gesso, referindo-se a qualquer mineral ou cristal não-oral que se forma em projeções semelhantes a lança). Em meados do século XVIII, o clérigo e agricultor alemão Johann Friderich Mayer investigou e divulgou o uso de gesso como fertilizante. O gesso pode atuar como fonte de enxofre para o crescimento das plantas e, no início do século XIX, era considerado um fertilizante quase milagroso. Os agricultores americanos estavam tão ansiosos para adquiri-lo que um comércio de contrabando animado com a Nova Escócia evoluiu, resultando na chamada guerra de gesso; de 1820.

Propriedades físicas

Os cristais de gesso são suaves o suficiente para dobrar sob pressão da mão. Amostra em exposição no Musée cantonal de géologie de Lausanne.

gesso é moderadamente solúvel em água (~ 2,0–2,5 g/L a 25 ° C) e, em contraste com a maioria dos outros sais, exibe solubilidade retrógrada, tornando-se menos solúvel em temperaturas mais altas. Quando o gesso é aquecido no ar, perde a água e se converte primeiro em hemi -hidrato de sulfato de cálcio (Bassanita, geralmente chamado de gesso "e, se aquecido ainda mais, ao sulfato de cálcio anidra (anidrita). Assim como o anidrita, a solubilidade do gesso em soluções salinas e em salmoura também depende fortemente da concentração de NaCl (sal de tabela comum).

A estrutura do gesso consiste em camadas de cálcio (ca 2+) e sulfato ( então < 2 - 4 ) íons fortemente unidos. Essas camadas são ligadas por folhas de moléculas de água ânion por meio de ligação mais fraca de hidrogênio, o que fornece ao cristal de clivagem perfeita ao longo das folhas (no plano {010}).

Variedades de cristal

gesso ocorre na natureza como cristais achatados e frequentemente gêmeos, e massas transparentes e cliváveis chamadas selenita. O selenito não contém selênio significativo; Em vez disso, ambas as substâncias foram nomeadas para a palavra grega antiga para a lua.

O selenita também pode ocorrer de forma fibrosa e sedosa, caso em que é comumente chamado " cetim Spar ". Finalmente, também pode ser granular ou bastante compacto. Em amostras de tamanho manual, pode ser de transparente a opaco. Uma variedade branca de granulação muito fina ou levemente colorida de gesso, chamada Alabaster, é valorizada por trabalhos ornamentais de vários tipos. Nas áreas áridas, a gesso pode ocorrer em uma forma semelhante a uma flor, tipicamente opaca, com grãos de areia incorporados chamados deserto rosa. Ele também forma alguns dos maiores cristais encontrados na natureza, até 12 m (39 pés) de comprimento, na forma de selenita.

Ocorrência

gesso é um mineral comum, com leitos de evaporita espessos e extensos em associação com rochas sedimentares. Sabe -se que os depósitos ocorrem em estratos desde o início da Eon Archaean. A gesso é depositada da água do lago e do mar, bem como em fontes termais, de vapores vulcânicos e soluções de sulfato em veias. O anidrito hidrotérmico em veias é comumente hidratado em gesso por águas subterrâneas em exposições próximas à superfície. É frequentemente associado ao halita e enxofre dos minerais. A gesso é o mineral de sulfato mais comum. O gesso puro é branco, mas outras substâncias encontradas como impurezas podem fornecer uma ampla gama de cores aos depósitos locais.

Como o gesso se dissolve ao longo do tempo na água, o gesso raramente é encontrado na forma de areia. No entanto, as condições únicas do Parque Nacional White Sands, no Estado dos EUA, no Novo México, criaram uma extensão de 710 km 2 (270 mq mi) de areia branca de gesso, o suficiente para fornecer à indústria da construção dos EUA com drywall por 1.000 anos. A exploração comercial da área, fortemente oposta pelos moradores da área, foi permanentemente evitada em 1933, quando o presidente Herbert Hoover declarou a gesso dunas um monumento nacional protegido.

gesso também é formado como um subproduto da oxidação de sulfeto, entre outros por oxidação da pirita, quando o ácido sulfúrico gerado reage com carbonato de cálcio. Sua presença indica condições de oxidação. Sob condições de redução, os sulfatos que ele contém podem ser reduzidos de volta ao sulfeto por bactérias redutoras de sulfato. Isso pode levar ao acúmulo de enxofre elementar em formações de petróleo, como cúpulas de sal, onde pode ser extraído usando as usinas elétricas do processo de Frasch queimando carvão com dessulfurização de gases de combustão produz grandes quantidades de gesso como subproduto dos lavadores.

imagens orbitais do Marte Reconnaissance Orbiter (MRO) indicaram a existência de dunas de gesso na região polar do norte de Marte, que posteriormente foram confirmadas no nível do solo pelo Mars Exploration Rover (Mer) Oportunidade .

• 

  Grandes cristais de gesso no salão de baile "chandelier" da caverna de Lechuguilla

• 

  Cristais de gesso na Caverna dos Cristais no México (pessoa à direita inferior para escala)

• 

  Cristais de gesso formados como a água evaporada no Lago Lucero, Parque Nacional de White Sands

• 

  Veias de gesso nos silts/marls do chá verde e cinza Marls, Blue Anchor, Somerset, Reino Unido

• 

  Veias de gesso em Caprock Canyons State Park e Trailway, Texas

• 

  Dunas feitas de pequenos cristais de gesso, White Sands National Park

mineração

Quantidades comerciais de gesso são encontradas nas cidades de Araripina e Grajaú no Brasil; No Paquistão, Jamaica, Irã (o segundo maior produtor mundial), Tailândia, Espanha (o principal produtor da Europa), Alemanha, Itália, Inglaterra, Irlanda, Canadá e Estados Unidos. Grandes pedreiras abertas estão localizadas em muitos lugares, incluindo Fort Dodge, Iowa, que fica em um dos maiores depósitos de gesso do mundo, e Plaster City, Califórnia, Estados Unidos e Kutai Oriental, Kalimantan, Indonésia. Várias pequenas minas também existem em lugares como Kalannie, na Austrália Ocidental, onde o gesso é vendido a compradores particulares para adições de cálcio e enxofre, bem como a redução de toxicidades de alumínio no solo para fins agrícolas.

Cristais de gesso até 11 m (36 pés) foram encontrados nas cavernas da mina Naica de Chihuahua, México. Os cristais prosperaram no ambiente natural extremamente raro e estável da caverna. As temperaturas permaneceram a 58 ° C (136 ° F) e a caverna foi preenchida com água rica em minerais que dirigia os cristais ' crescimento. O maior desses cristais pesa 55 toneladas (61 toneladas) e tem cerca de 500.000 anos.

• 

  Cristais de gesso dourados de Winnipeg

• 

  Areia de gesso do Parque Nacional White Sands, Novo México

Síntese

O gesso sintético é produzido como resíduo ou subproduto em diversos processos industriais.

Dessulfuração

Gipsita de dessulfurização de gás de combustão (FGDG) é recuperada em algumas usinas a carvão. Os principais contaminantes são Mg, K, Cl, F, B, Al, Fe, Si e Se. Eles vêm tanto do calcário usado na dessulfuração quanto do carvão queimado. Este produto é puro o suficiente para substituir o gesso natural em uma ampla variedade de campos, incluindo drywalls, tratamento de água e retardador de pega do cimento. As melhorias na dessulfurização dos gases de combustão reduziram muito a quantidade de elementos tóxicos presentes.

Desalinização

O gesso precipita nas membranas de água salobra, um fenômeno conhecido como incrustação de sais minerais, como durante a dessalinização de água salobra com altas concentrações de cálcio e sulfato. A incrustação diminui a vida útil e a produtividade da membrana. Este é um dos principais obstáculos nos processos de dessalinização por membranas de água salobra, como osmose reversa ou nanofiltração. Outras formas de incrustação, como a incrustação de calcita, dependendo da fonte de água, também podem ser considerações importantes na destilação, bem como em trocadores de calor, onde a solubilidade ou a concentração do sal podem mudar rapidamente.

Um novo estudo sugere que a formação de gesso começa como minúsculos cristais de um mineral chamado bassanita (CaSO₄ ·0,5H₂O). Este processo ocorre através de um caminho de três estágios:

1. nucleação homogênea do bassanite nanocristalino;
2. auto-montagem de bassanite em agregados, e
3. transformação de bassanite em gesso.

Resíduos de refinaria

A produção de fertilizantes fosfatados requer a quebra de rocha fosfática contendo cálcio com ácido, produzindo resíduos de sulfato de cálcio conhecidos como fosfogesso (PG). Esta forma de gesso está contaminada por impurezas encontradas na rocha, nomeadamente flúor, sílica, elementos radioactivos como o rádio e elementos de metais pesados como o cádmio. Da mesma forma, a produção de dióxido de titânio produz gesso de titânio (TG) devido à neutralização do excesso de ácido com cal. O produto está contaminado com sílica, fluoretos, matéria orgânica e álcalis.

As impurezas nos resíduos de gesso da refinaria têm, em muitos casos, impedido que sejam usados como gesso normal em áreas como a construção. Como resultado, os resíduos de gesso são armazenados em pilhas indefinidamente, com risco significativo de lixiviação de seus contaminantes na água e no solo. Para reduzir o acúmulo e, finalmente, limpar essas pilhas, pesquisas estão em andamento para encontrar mais aplicações para esses produtos residuais.

Segurança ocupacional

As pessoas podem ser expostas ao gesso no local de trabalho por inalação, contato com a pele e contato com os olhos. O sulfato de cálcio per se não é tóxico e é até aprovado como aditivo alimentar, mas como gesso em pó, pode irritar a pele e as membranas mucosas.

Estados Unidos

A Occupational Safety and Health Administration (OSHA) definiu o limite legal (limite de exposição permitido) para exposição ao gesso no local de trabalho como TWA 15 mg/m³ para exposição total e TWA 5 mg/ m³ para exposição respiratória durante um dia de trabalho de 8 horas. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado (REL) de TWA 10 mg/m³ para exposição total e TWA 5 mg/m³ para exposição respiratória durante um dia de trabalho de 8 horas.

Usos

Obras de gesso, Museu Valenciano de Etnologia

Antigo forno Alfarb para fazer gesso como um material de construção

Mapa de depósitos de gesso no norte Ohio, quadrados pretos indicam a localização de depósitos, de "Geografia de Ohio", 1923

gesso é usado em uma ampla variedade de aplicações:

Indústria de construção

• Placa de gesso é usado principalmente como um acabamento para paredes e tetos, e é conhecido na construção como gesso, "folha", ou drywall. O gesso fornece um grau de resistência ao fogo a esses materiais e fibras de vidro são adicionadas à sua composição para acentuar este efeito. Gypsum tem pouca condutividade térmica, dando ao seu gesso algumas propriedades isolativas.
• Os blocos de gesso são usados como blocos de concreto na construção.
• O argamassa de gesso é um antigo argamassa usado na construção.
• Um componente de cimento Portland usado para evitar a configuração flash (forçamento rápido) de concreto.

Agricultura

• Fertilizante: No final do século XVIII e início do século XIX, o gesso Nova Scotia, muitas vezes referido como gesso, era um fertilizante altamente procurado para campos de trigo nos Estados Unidos. O gesso fornece dois dos macronutrientes secundários da planta, cálcio e enxofre. Ao contrário do calcário, geralmente não afeta o pH do solo.
• Reclamação de solos salinos, independentemente do pH. Quando o gípso é adicionado ao solo sódico (salino) e ácido, a forma altamente solúvel de boro (metaborato de sódio) é convertida ao metaborato de cálcio menos solúvel. A porcentagem de sódio permutável também é reduzida pela aplicação de gesso. O Zuiderzee Works usa gesso para a terra recuperada.
• Outro condicionador de solo usa: o gesso reduz a toxicidade de alumínio e boro em solos ácidos. Também melhora a estrutura do solo, melhorando a absorção de água e aeração.
• Um substituto de madeira no mundo antigo: Por exemplo, quando a madeira se tornou escassa devido ao desmatamento no Creta da Idade do Bronze, o gesso foi empregado na construção em locais onde a madeira foi usada anteriormente.
• Monitoramento potencial da água do solo: um bloco de gesso pode ser inserido no solo, sua resistência elétrica medida para derivar a umidade do solo.

Modelagem, escultura e arte

• gesso para moldes de fundição e modelagem.
• Como alabastro, um material para escultura, foi usado especialmente no mundo antigo antes que o aço foi desenvolvido, quando sua relativa maciez tornou muito mais fácil de esculpir. Durante a Idade Média e o Renascimento, foi preferido até mesmo para mármore.
• No período medieval, escribas e iluminadores usaram-no como ingrediente em gesso, que foi aplicado a letras iluminadas e dourado em manuscritos iluminados.

Comida e bebida

• Um coagulante de tofu (a soja curd), tornando-o, em última análise, uma fonte significativa de cálcio dietético.
• Adicionando dureza à água usada para a fabricação de cerveja.
• Usado no cozimento como um condicionador de massa, reduzindo a pegajosa, e como uma fonte de produtos assados de cálcio dietético. O componente primário do alimento de levedura mineral.
• Usado no cultivo de cogumelos para parar os grãos de bater juntos.

Medicina e cosméticos

• Plaster para lascas cirúrgicas.
• Impressionam gessos em odontologia.

Outro

• Uma alternativa ao óxido de ferro em algumas misturas de termite.
• Os testes mostraram que o gesso pode ser usado para remover poluentes como chumbo ou arsênico de águas contaminadas.

Galeria

• Espécimes de gesso incomum de todo o mundo
• 

  cristais de gesso verdes da Lagoa Pernatty, Mt Gunson, Austrália do Sul - sua cor verde é devido à presença de íons de cobre.

• 

  Gipsum selenita incomum do Rio Vermelho, Winnipeg, Manitoba, Canadá

• Gypsum clássico "ram's horn" de Santa Eulalia, Chihuahua, México, 7.5×4.3×3.8 cm

• 

  Desert rose, 47 cm de comprimento

• 

  Gypsum de Pernatty Lagoon, Mt Gunson, Stuart Shelf area, Andamooka Ranges - Lake Torrens area, South Australia, Australia

• 

  Gypsum com cobre nativo cristalino dentro

• 

  Gypsum de Swan Hill, Victoria, Austrália. A coloração é devido ao óxido de cobre

• 

  Cristal de geminação de água da forma conhecida como "espada romana". Fuentes de Ebro, Zaragoza (Espanha)

• 

  Brilhante, cristal de gesso vermelho cereja 2,5 cm de altura colorido por ricas inclusões do raro mineral botryogen

• 

  Gypsum de Naica, Mun. de Saucillo, Chihuahua, México

• 

  jóia de cor dourada, cristais "de rabo de peixe" de gesso sentado no topo de uma "bola" de gesso que é composta de vários cristais de lâmina única