1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było obliczenie teoretycznej wartości wody krystalizacyjnej w głównych odmianach siarczanów wapnia oraz sklasyfikowanie badanego materiału.

GIPS - minerał, uwodniony siarczan wapnia, (surowiec - skała gipsowa, dwuwodny siarczan wapnia CaSo₄·2H₂O), powstaje głównie wskutek krystalizacji z wody mórz lub słonych jezior, także w wyniku uwodnienia anhydrytu; kruchy, o barwie białej, szarej lub lekko żółtawej.

Podział spoiw gipsowych:

a). gips dwuwodny (dwuhydrat) - CaSO₄ · 2H₂O

b). ogrzewany do temp. 100º C gips odszczepia część wody krystalizacyjnej i przechodzi w gips palony - spoiwo gipsowe właściwe (półhydrat) - 2CaSO₄ · H₂O,

c). w laboratorium można strącić osad CaSO₄ z niezbyt rozcieńczonych roztworów soli wapnia- skała anhydrytowa, siarczan (anhydryt) - CaSO₄

Ca²⁺ + SO₄^2- → CaSO₄ ↓

2. RODZAJE WODY W CIAŁACH STAŁYCH

a). krystalizacyjna

• występuje w formie cząsteczkowej,

• jest związana ze związkiem w ilościach ściśle określonych,

• utrata wody przez związek wiąże się ze zmianą w budowie krystalicznej,

• jest związana z reguły za pomocą wiązań słabszych niż wiązania w obrębie samej cząsteczki,

• wydzielanie wody ze związku następuje z reguły w ściśle określonej temperaturze,

• jest związana z cząsteczką związku chemicznego.

Podział wody krystalizacyjnej:

• kationowa

• anionowa

• sieciowa

b). zeolityczna

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

c). konstytucyjna

• nie występuje w strukturach kryształu w postaci cząsteczkowej H₂O ale jako grupy hydroksylowe

d). zadsorbowana

• powstała w wyniku kondensacji na powierzchni kryształów zadsorbowanej pary wodnej

e). zaokludowana

• jest to woda zamknięta w krysztale podczas jego powstawania w czasie krystalizacji

• można ją traktować jako przestrzenny defekt kryształu

3. OBLICZANIE TEORETYCZNEJ ZAWARTOŚCI WODY KRYSTALIZACYJNEJ W GŁÓWNYCH ODMIANACH SIARCZANU WAPNIOWEGO

Tab.1. Masa cząsteczkowa pierwiastków.

PIERWIASTEK	Ca	S	O	H
MASA CZĄSTECZKOWA [u]	40	32	16	1

Obliczanie procentowej zawartości wody:

∗ CaSO₄ · 2H₂O

40 + 32 + 16
4 = 136 u

2
(2
1 + 16) = 36 u

x = 20,9%

∗ 2CaSO₄ · H₂O 2
(40 + 32 + 16
4) = 272 u

2
1 + 16 = 18 u

x = 6,2%

∗ CaSO₄ 40 + 32 + 16
4 = 136 u

x = 0%

4. OPIS WYKONYWANEGO DOŚWIADCZENIA WRAZ Z OBLICZENIAMI ZAWARTOŚCI WODY W BADANYM PREPARACIE

Przed prażeniem zważono puste tygielki. Następnie w tych tygielkach umieszczono próbki materiałów i ponownie zważono tygle. Prażenie próbek odbywało się w wysokiej temperaturze - 350º C.

Po prażeniu tygle umieszczono w eksykatorze - szklanym, szczelnym pojemniku, w którym, dzięki specjalnym minerałom pochłaniającym wilgoć, wyprażone próbki nie nabrały wilgotności. Ponownie tygle zważono, porównano ciężary materiałów przed i po prażeniu oraz zakwalifikowano materiały do określonego związku.

5. WYNIKI

m_t (1) - ciężar tygielka nr (11) [g]

m_t (2) - ciężar tygielka nr 12 [g]

m_p - ciężar produktu [g]

m_p+t - ciężar tygielka i produktu [g]

∗ masy przed prażeniem:

m_t (11) = 38, 975g

m_t 12 = 49, 745g

m_p (11) = 21, 942g

m_p 12 = 2, 107g

m_p+t(11) = 38, 975 + 21, 942 = 60, 917 g

m_p+t12 = 49, 745 + 2, 107g = 51, 852 g

∗ masy po prażeniu:

m_p+t (11) = 60, 642g

m_p+t 12 = 51, 531g

gdy:

m_p = m_p+t - m_t

m_p = m_p+t - m_t

wtedy:

m_p (1) = 21, 667g

m_p (2) = 1, 786g

Różnica ciężaru samego produktu dla tygla nr (11) wynosi 0,245g, dla tygla nr 12 - 0,321g

Dla tygielka nr (11)

21, 912 /100% = 0,245/x x = 0, 894% zawartości wody

Dla tygielka nr 12

2, 107/100% = 0, 321/x x = 0, 065% zawartości wody

Tab.2 Tabelaryczne zestawienie wyników

	Masa przed prażeniem g	Masa po prażeniu g	Różnica g
Tygiel nr (11) z próbką	60, 917	60, 642	0, 275
Tygiel nr 12 z próbką	51, 852	51, 531	0, 321
Produkt nr (11)	21, 942	21, 667	0, 275
Produkt nr 12	2, 107	1, 786	0, 321

6. WNIOSKI­- KLASYFIKACJA BADANEGO MATERIAŁU

W badanych próbkach spoiwa gipsowego procentowa zawartość wody zbliżona jest do 0%. Wnioskując- dominującym składnikiem w spoiwie jest bezwodny siarczan wapnia CaSo4.