INTERVISTA
Il solfato di calcio (KAL-see-um SUL-fate) si presenta in tre forme:
- solfato di calcio anidro (CaSO4); la forma anidra del solfato di calcio è disponibile in due forme, note come anidrite insolubile e anidrite solubile;
- solfato di calcio diidrato (CaSO4-2H2O), noto anche come minerale bianco, terra alba, light spar, solfato di calcio precipitato, solfato di calcio nativo, e con altri nomi;
- Solfato di calcio emiidrato (CaSO4-1/2H2O), noto anche come gesso di Parigi e gesso secco;
FATTI CHIAVE
Altri nomi:
Gesso anidro; vedi anche Panoramica per i sinonimi di idrati
FORMULA:
CaSO4
ELEMENTI:
Calcio, zolfo, ossigeno
TIPO DI COMPOSTO:
Sale (inorganico)
STATO:
Solido
PESO MOLECOLARE:
136.14 g/mol
PUNTO DI FUSIONE:
1460°C (2660°F)
PUNTO DI EBOLLIZIONE:
Non applicabile
SOLUBILITÀ:
Insolubile in acqua e nella maggior parte dei solventi organici
Le proprietà fisiche delle tre forme di solfato di calcio differiscono leggermente tra loro, ma le loro proprietà chimiche sono essenzialmente le stesse. Il solfato di calcio anidro e l’emiidrato di calcio sono polveri fini bianche e inodori o solidi cristallini, mentre il diidrato può presentarsi sia come polvere che come grumi bianchi. Entrambi gli idrati sono convertiti alla forma anidra al riscaldamento come, per esempio: CaSO4-2H2O → CaSO4 + 2H2O.
Il solfato di calcio anidro è essenzialmente insolubile in acqua. Come suggeriscono i loro nomi, la forma solubile del composto (anidrite solubile) è un po’ più solubile in acqua della forma insolubile (anidrite insolubile). Il diidrato e l’emiidrato sono solo leggermente solubili in acqua. Quando l’acqua viene aggiunta all’emiidrato, avviene una reazione che porta alla formazione di una massa dura e solida (gesso di Parigi) usata per fare calchi, come quelli usati per tenere le ossa rotte al loro posto. Né la forma anidra del solfato di calcio né quella diidrata reagiscono con l’acqua in questo modo.
Sia la forma anidra che quella diidrata del solfato di calcio si presentano naturalmente sotto forma dei minerali anidrite, angelite, muriacite e karstenite (CaSO4); e gesso (CaSO4-2H2O). Questi minerali sono stati conosciuti dall’uomo e utilizzati da lui per migliaia di anni. Anche il metodo per convertire il gesso naturale in emiidrato (gesso di Parigi) è conosciuto e usato da molto tempo. Gli archeologi hanno appreso che gli egiziani hanno sviluppato un metodo per convertire il gesso in gesso di Parigi, che è stato poi utilizzato come malta per unire i blocchi negli edifici, più di 5.000 anni fa.
Come si fa
Il gesso è un minerale abbondante che fornisce una pronta fornitura naturale di solfato di calcio. Il minerale consiste solitamente in una miscela delle forme anidre e diidrate di solfato di calcio, che possono essere separate nelle sue parti componenti. Nella maggior parte dei depositi di gesso sono presenti anche argilla, sabbia, calcare e altre impurità. Il processo di separazione e purificazione inizia con la frantumazione del gesso naturale e il suo riscaldamento in un bollitore aperto a temperature da 100°C a 125°C (da 212°F a 257°F) per alcune ore. Il riscaldamento converte il gesso in solfato di calcio emiidrato o anidro a seconda della temperatura della reazione. La solubilità del prodotto finale può anche essere controllata dalla temperatura usata nel contenitore di riscaldamento e dal tempo durante il quale il materiale viene riscaldato.
Grandi quantità di solfato di calcio sono anche prodotte come sottoprodotto di altre reazioni o da processi sintetici. La produzione di acido fosforico (H3PO4) da acido solforico (H2SO4) e roccia fosfatica, per esempio, porta alla formazione di solfato di calcio, che può essere recuperato e purificato. Il solfato di calcio può anche essere prodotto nella reazione tra altri composti del calcio, come l’idrossido di calcio (Ca(OH)2) e l’acido solforico.
Usi comuni e potenziali pericoli
La forma più ampiamente usata del solfato di calcio è il diidrato, il gesso, che è una materia prima importante nell’industria delle costruzioni. È usato nella fabbricazione del cemento Portland, in intonaci specializzati (noti come intonaci di gesso) per le pareti, nella produzione di pannelli da parete e in blocchi e malte di cemento. Il gesso è anche molto usato in agricoltura come agente di condizionamento che aggiunge sia ioni calcio (Ca2+) che ioni solfato (SO42-) al terreno. Il composto è anche usato come materia prima nella sintesi di altri composti di calcio e nella produzione di gesso di Parigi.
La forma anidra del solfato di calcio ha anche una serie di applicazioni pratiche, le più importanti delle quali sono nella fabbricazione di cemento e come riempitivo nella produzione di carta. Un riempitivo aggiunge corpo alla carta, rendendola più solida, più brillante e più facile da scrivere, disegnare e stampare. L’anidrite solubile è usata come essiccante, che è un materiale che rimuove l’acqua da altre sostanze. Di solito è venduta sotto il nome commerciale di Drierite®.
L’uso primario del calcio emiidrato è, naturalmente, nella produzione di gesso di Parigi. Il gesso di Parigi ha una serie di applicazioni importanti, come:
- Nella costruzione di progetti di arti e mestieri, come maschere, ceramiche e vasellame;
- Per la produzione di calchi in gesso usati per immobilizzare le ossa rotte;
- Come materiale da costruzione nella produzione di stucco, cartongesso, pannelli divisori, tavolette da soffitto, cartongesso e intonaco per pareti.
Fatti interessanti
- Il solfato di calcio è stato usato in Cina per più di 2.000 anni per addensare il latte di soia nella produzione di tofu.
- Una ragione per cui il solfato di calcio emiidrato è chiamato gesso di Parigi è che grandi depositi di gesso (da cui è fatto il gesso di Parigi) esistono vicino alla città di Parigi, Francia. Questi depositi sono stati a lungo estratti per ottenere la forma emiidrata del solfato di calcio.
- Gli antichi romani usavano il gesso di Parigi per lanciare copie di statue greche.
Alcune altre importanti applicazioni del solfato di calcio includono:
- come agente rassodante in alimenti come le verdure in scatola, il gelato soft-serve, il gelato normale, le glasse e le gelatine;
- come additivo ai mangimi per animali per fornire il calcio e il solfato di cui gli animali hanno bisogno nella loro dieta;
- Nella produzione di polveri lucidanti;
- Come pigmento per vernici (bianco); e
- In una varietà di processi metallurgici, come la conversione di minerali di zinco in zinco metallico.
Anche se non è tossico, il solfato di calcio può irritare le vie respiratorie se inalato. Può causare sintomi come tosse, respiro corto e sangue dal naso. Il composto può anche irritare la pelle e gli occhi, causando rossore e dolore. L’ingestione del composto può causare mal di stomaco, nausea e vomito.
Parole da sapere
DESICCANTE Un materiale che rimuove l’acqua da altre sostanze. SINTESI Una reazione chimica in cui qualche prodotto chimico desiderato è fatto da semplici sostanze chimiche iniziali, o reagenti.
Per ulteriori informazioni
“Una breve storia del gesso e del gesso”. Associazione internazionale dei gessatori. http://www.artmolds.com/ali/history_plaster.html (accesso il 10 dicembre 2005).
“Solfato di calcio”. Programma Nazionale Biologico. Servizio di marketing agricolo. http://www.ams.usda.gov/nop/NationalList/TAPReviews/CaSO4.pdf (visitato il 10 dicembre 2005).
“Solfato di calcio, anidro, in polvere”. J. T. Baker. http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/c0497.htm (visitato il 10 dicembre 2005).