Sulfato de Calcio

PRESENTACIÓN

El sulfato de calcio (KAL-see-um SUL-fate) se presenta en tres formas:

  • sulfato de calcio anhidro (CaSO4); la forma anhidra del sulfato de calcio está disponible en dos formas, conocidas como anhidrita insoluble y anhidrita soluble;
  • sulfato de calcio dihidratado (CaSO4-2H2O), también conocido como blanco mineral, terra alba, chispa ligera, sulfato de calcio precipitado, sulfato de calcio nativo, y por otros nombres;
  • Sulfato de calcio hemihidratado (CaSO4-1/2H2O), también conocido como yeso de París y yeso seco;
    • DATOS CLAVE

      Otros nombres:

      Gasto anhidro; ver también Visión General para sinónimos de hidratos

      FORMULA:

      CaSO4

      ELEMENTOS:

      Calcio, azufre, oxígeno

      Tipo de compuesto:

      Sal (inorgánica)

      Estado:

      Sólido

      Peso molecular:

      136.14 g/mol

      Punto de fusión:

      1460°C (2660°F)

      Punto de ebullición:

      No aplicable

      Solubilidad:

      Insoluble en agua y en la mayoría de los disolventes orgánicos

      Las propiedades físicas de las tres formas de sulfato de calcio difieren un poco entre sí, pero sus propiedades químicas son esencialmente las mismas. El sulfato de calcio anhidro y el hemihidrato de calcio son polvos blancos finos e inodoros o sólidos cristalinos, mientras que el dihidrato puede presentarse como polvo o como grumos blancos. Ambos hidratos se convierten en la forma anhidra al calentarlos como, por ejemplo CaSO4-2H2O → CaSO4 + 2H2O.

      El sulfato de calcio anhidro es esencialmente insoluble en agua. Como sus nombres sugieren, la forma soluble del compuesto (anhidrita soluble) es algo más soluble en agua que la forma insoluble (anhidrita insoluble). El dihidrato y el hemihidrato son sólo ligeramente solubles en agua. Cuando se añade agua al hemihidrato, se produce una reacción que da lugar a la formación de una masa sólida y dura (yeso de París) que se utiliza para hacer escayolas, como las que se usan para mantener los huesos rotos en su sitio. Ni la forma anhidra del sulfato de calcio ni la dihidratada reaccionan con el agua de esta manera.

      Tanto la forma anhidra como la dihidratada del sulfato de calcio se dan de forma natural en forma de los minerales anhidrita, angelita, muriacita y karstenita (CaSO4); y yeso (CaSO4-2H2O). Estos minerales han sido conocidos por los humanos y utilizados por ellos durante miles de años. El método para convertir el yeso natural en hemihidrato (yeso de París) también se conoce y se utiliza desde hace mucho tiempo. Los arqueólogos han descubierto que los egipcios desarrollaron un método para convertir el yeso en yeso de París, que luego se utilizaba como mortero para unir bloques en los edificios, hace más de 5.000 años.

      Cómo se fabrica

      El yeso es un mineral abundante que proporciona un suministro natural de sulfato de calcio. El mineral suele consistir en una mezcla de las formas anhidra y dihidratada del sulfato de calcio, que puede separarse en sus componentes. La arcilla, la arena, la caliza y otras impurezas también están presentes en la mayoría de los depósitos de yeso. El proceso de separación y purificación comienza triturando el yeso natural y calentándolo en una caldera abierta a temperaturas de 100°C a 125°C (212°F a 257°F) durante unas horas. El calentamiento convierte el yeso en hemihidrato o en sulfato de calcio anhidro, dependiendo de la temperatura de la reacción. La solubilidad del producto final también puede controlarse mediante la temperatura utilizada en el recipiente de calentamiento y el tiempo durante el cual se calienta el material.

      También se producen grandes cantidades de sulfato de calcio como subproducto de otras reacciones o mediante procesos sintéticos. La producción de ácido fosfórico (H3PO4) a partir de ácido sulfúrico (H2SO4) y roca fosfórica, por ejemplo, da lugar a la formación de sulfato de calcio, que puede recuperarse y purificarse. El sulfato de calcio también puede producirse en la reacción entre otros compuestos de calcio, como el hidróxido de calcio (Ca(OH)2) y el ácido sulfúrico.

      Usos comunes y peligros potenciales

      La forma más utilizada de sulfato de calcio es el dihidrato, el yeso, que es una materia prima importante en la industria de la construcción. Se utiliza en la fabricación de cemento Portland, en revoques especializados (conocidos como revoques de yeso) para paredes, en la producción de tableros de pared, y en bloques de cemento y morteros. El yeso también se utiliza mucho en la agricultura como agente acondicionador que añade iones de calcio (Ca2+) e iones de sulfato (SO42-) al suelo. El compuesto también se utiliza como materia prima en la síntesis de otros compuestos de calcio y en la producción de yeso de París.

      La forma anhidra del sulfato de calcio también tiene una serie de aplicaciones prácticas, las más importantes de las cuales son en la fabricación de cemento y como relleno en la producción de papel. El relleno añade cuerpo al papel, haciéndolo más firme, más brillante y más fácil de escribir, dibujar e imprimir. La anhidrita soluble se utiliza como desecante, que es un material que elimina el agua de otras sustancias. Suele venderse bajo el nombre comercial de Drierite®.

      El uso principal del hemihidrato de calcio es, por supuesto, en la producción de yeso de París. El yeso de París tiene una serie de aplicaciones importantes, como:

      • En la construcción de proyectos de arte y artesanía, como máscaras, cerámica y alfarería;
      • Para la producción de moldes de yeso utilizados para inmovilizar huesos rotos;
      • Como material de construcción en la fabricación de estuco, paneles de yeso, paneles de división, tabletas de techo, placa de yeso y yeso de pared.

      Hechos interesantes

      • El sulfato de calcio se ha utilizado en China durante más de 2.000 años para espesar la leche de soja en la producción de tofu.
      • Una de las razones por las que el sulfato de calcio hemihidratado se llama yeso de París es que existen grandes depósitos de yeso (del que se hace el yeso de París) cerca de la ciudad de París, Francia. Estos depósitos se explotaron durante mucho tiempo para obtener la forma hemihidratada del sulfato de calcio.
      • Los antiguos romanos utilizaban el yeso de París para hacer copias de las estatuas griegas.
        • Algunas otras aplicaciones importantes del sulfato de calcio incluyen:

          • Como agente reafirmante en alimentos como las verduras enlatadas, los helados blandos, los helados normales, los glaseados y las gelatinas;
          • Como aditivo en los piensos para animales para proporcionarles el calcio y el sulfato que necesitan en sus dietas;
            • En la producción de polvos de pulido;
            • Como pigmento de pintura (blanco); y
            • En una variedad de procesos metalúrgicos, como la conversión de minerales de zinc en zinc metal.
              • Aunque no es tóxico, el sulfato de calcio puede irritar las vías respiratorias si se inhala. Puede provocar síntomas como tos, dificultad para respirar y hemorragias nasales. El compuesto también puede irritar la piel y los ojos, provocando enrojecimiento y dolor. La ingestión del compuesto puede causar dolores de estómago, náuseas y vómitos.

                Palabras a saber

                DESECANTE Un material que elimina el agua de otras sustancias. SÍNTESIS Reacción química en la que se obtiene algún producto químico deseado a partir de sustancias químicas iniciales simples, o reactantes.

                PARA MÁS INFORMACIÓN

                «Breve historia del yeso y la escayola». Asociación internacional de proyectistas de vida. http://www.artmolds.com/ali/history_plaster.html (consultado el 10 de diciembre de 2005).

                «Sulfato de calcio». Programa nacional de agricultura ecológica. Servicio de comercialización agrícola. http://www.ams.usda.gov/nop/NationalList/TAPReviews/CaSO4.pdf (consultado el 10 de diciembre de 2005).

                «Calcium Sulfate, Anhydrous, Powder». J. T. Baker. http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/c0497.htm (consultado el 10 de diciembre de 2005).

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