UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

INSTYTUT BUDOWNICTWA

CHEMIA

ĆWICZENIE NR 1

Temat: Spoiwa gipsowe.

Oznaczenie odmiany spoiwa gipsowego na podstawie ilości wody krystalizacyjnej w nim zawartej.

ZESPÓŁ 53

Pawlikiewicz Dariusz

Michalewski Przemysław

Rok akademicki 2003/2004

• I - Podział i otrzymywanie spoiw gipsowych

• Spoiwa gipsowe półwodne (właściwe) - otrzymuje się przez niskotemperaturową obróbkę cieplną (prażenie) gipsu surowego (skały gipsowej) w wyniku której częściowo zostaje wydalona woda krystaliczna i przeobraża się w gips półwodny.

2CaSO₄ · 2H₂0 = 2CaSO₄ · 2H₂0 + 3H₂0

dwuhydrat półhydrat

(gips surowy)

• Gips autoklawizowany otrzymuje się przez autoklawizację lub gotowanie kamienia gipsowego w wodnych roztworach niektórych soli.

• Spoiwa gipsowe bezwodne - ich dominującym składnikiem jest bezwodny siarczan wapnia: CaSO₄ - anhydryt II. Otrzymuje się to spoiwo przez obróbkę cieplną (700 - 800 ºC) skał gipsowych, która prowadzi do całkowitej dehydratacji gipsu i jego przeobrażenia w anhydryt

CaSO₄ · 2H₂O = CaSO₄ + 2 H₂O

tak otrzymany anhydryt miele się wspólnie z aktywatorem.

• Estrichgips - otrzymuje się przez prażenie gipsu surowego w temperaturze 850 do 1000 ºC. Efektem jest anhydryt II oraz 3 % CaO, który jest aktywatorem. Powstaje w wyniku częściowego rozkładu:

CaSO₄ = CaO + SO₄ + ½ H₂0

• Gipsy ałunowe - otrzymuje się przez dwa wypały. Pierwszy w temperaturze 150 - 180 ºC, a drugi 500 - 800 ºC.

• II - Rodzaje wody w ciałach stałych

1. Woda krystalizacyjna:

• występuje w formie cząsteczkowej

• związana z cząsteczką związku chemicznego (ze związkiem występującym w formie cząsteczki lub kryształu) z reguły za pomocą wiązań słabszych niż wiązania występujące w obrębie samej cząsteczki

• jest związana ze związkiem w ilościach ściśle określonych (stechiometrycznych)

• wydzielenie wody ze związku następuje z reguły w ściśle określonych zakresach temperatur

• utrata wody przez związek zwykle jest połączona ze zmianą w budowie krystalicznej. Woda krystalizacyjna występuje w tzw. Hydratach

• dzieli się ona na wodę: kationową, anionową i sieciową.

2. Woda zeolityczna:

• występuje w formie cząsteczkowej

• jej ilość w sieci krystalicznej może się zmieniać płynnie zależności od wilgotności środowiska otaczającego kryształ

• wydzielanie jej z kryształu następuje w szerokim zakresie temperatur

• opuszcza ona sieć w sposób ciągły bez zmiany struktury kryształu

• zajmuje ona miejsce w lukach struktury kryształu lub między warstwami struktur o charakterze warstwowym

3. Woda konstytucyjna:

• nie występuje w strukturach kryształu w postaci cząsteczkowej H₂0 ale jako grupy hydroksylowe (OH)

• grupy hydroksylowe (OH) są związane zwykle takimi samymi wiązaniami jak pozostałe składniki związku

• utrata jej powoduje całkowitą zmianę struktury kryształu

4. Woda zaabsorbowana:

• jest to woda która powstała w wyniku kondensacji na powierzchni kryształów zaabsorbowanej pary wodnej

• nie stanowi ona substancji budującej dany związek i nie podlega prawom stechiometrii

• daje się ją usunąć w temperaturze 105 -110 ºC

5. Woda zaokludowana:

• woda zamknięta w krysztale podczas jego powstawania w czasie krystalizacj z wodnego roztworu

• ilość jej zależy od szybkości wzrostu

• można ją traktować jako przestrzenny defekt kryształu

• III - Klasyfikacja badanego spoiwa gipsowego

(badana próbka nr 6)

1. Identyfikacja dominującej odmiany siarczanu wapnia na podstawie ilości wody w spoiwie.

• waga tygielków pustych:

nr 91 = 41,203g

nr 47 = 58,376g

• waga tygielków ze spoiwem gipsowym:

nr 91 = 44,861g

nr 47 = 62,152g

• waga spoiwa gipsowego:

nr 91 = 44,861 - 41,203 = 3,658g

nr 47 = 62,152 - 58,376 = 3,776g

• waga tygielków ze spoiwem po wyprażeniu w temperaturze 350C:

nr 91 = 44,816g

nr 47 = 62,101g.

• przed i po prażeniu w temperaturze 350C różnica tygielków wynosi (ubytek mas związany z utratą wody krystalizacyjnej w spoiwie po wyprażeniu):

nr 91 = 44,861 - 44,814 = 0,047g

nr 47 = 62,152 - 62,101 = 0,051g

2. Obliczanie procentowej zawartości wody krystalizacyjnej w badanym spoiwie.

• tygielek nr 91

waga spoiwa gipsowego: 3,658g

m = 0,047g (ubytek masy związany z utratą wody krystalizacyjnej)

3,568 = 100%

0,047 = x

x = (0,047 · 100) : 3,568 = 1,317 %

Ubytek wody krystalizacyjnej w spoiwie z próbki nr 6 w tygielku nr 91 wynosi: 1,137 %

• tygielek nr 47

waga spoiwa gipsowego: 3,776g

m = 0,051g (ubytek masy związany z utratą wody krystalizacyjnej)

3,776g = 100%

0,051 = y

y = (0,051 · 100) : 3,776 = 1,351 %

Ubytek wody krystalizacyjnej w spoiwie z próbki nr 6 w tygielku nr 47 wynosi 1,351%

• obliczanie średniego ubytku wody krystalizacyjnej

z = (x + y) : 2 = (1,137 + 1,351) : 2 = 1.244%

Średni ubytek wody krystalizacyjnej wynosi: 1,244 %

3. Klasyfikacja badanego materiału na podstawie ilości wody krystalizacyjnej utraconej w wyniku prażenia.

• CaSO₄ · 2H₂0 → ubytek ok. 20 %

• 2CaSO₄ · H₂0 → ubytek ok. 6 %

• CaSO₄ → ubytek ok. 0 %

Średni ubytek wody krystalizacyjnej w wyniku prażenia w badanej przez nas próbce nr 6 wynosi 1,244%, więc jest to anhydryt II

Masa atomowa pierwiastków:

Ca - 40,08

S - 32,06

O - 15,99

Obliczanie całkowitej masy cząsteczkowej związku:

40,08 + 32,06 + 4 · 15,99 = 136,10u

WNIOSEK:

Badane spoiwo gipsowe to anhydryt II, ponieważ wartość procentowa ubytku wody krystalizacyjnej w tym spoiwie najbardziej zbliżona jest do ubytku wody krystalizacyjnej w gipsie bezwodnym.

5

---