Новости химической науки > Как расположена вода в жженном гипсе

Гипс, который использовался как строительный материал со времен античности, до сих пор применяется в производстве штукатурки, гипсокартона и шпаклевки. Гипс представляет собой дигидрат сульфата кальция (CaSO₄×2H₂O).

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 3520

В различных процессах обжига часть кристаллизационной воды удаляется , в результате чего образуется жженый гипс или полугидрат (CaSO₄×0,5H₂O). Контакт жженого гипса с водой приводит к ее реабсорбции и образованию CaSO₄×2H₂O. Строение гемигидрата и точное содержание воды в нем до сих пор являлось предметом обсуждения.

Михель Брау (Michael F. Bräu) и Хорст Вайсс (Horst Weiss) поставили точку в спорах о строении гемигидрата сульфата кальция, изучив строение его кристаллов. Как сообщают исследователи, соотношение воды и сульфата кальция в растворе не подчиняется точной формуле CaSO₄×0,5H₂O.

Гемигидрат сульфата кальция представляет один из наиболее масштабно производимых неорганических соединений в мире, поэтому его строение и содержание в нем воды представляет собой не только научный. Но и экономический интерес. Первая модель строения этого соединения была предложена в 1933 году, она же и является господствующей до настоящего времени. В последующие годы делались неоднократные попытки пересмотреть эту модель, однако всегда возникали вопросы – принимают ли молекулы воды какое-то упорядоченное состояние и, если так происходит, на что это состояние похоже.

Ответить на такие вопросы можно с помощью рентгеноструктурного анализа монокристалла материала, обладающего нужным размером и качеством; для гидратов сульфата кальция такие кристаллы вырастить очень сложно. Брау и Вайсс смогли вырастить монокристалл и, изучив полученную с помощью РСА дифракционную картину, построить правдоподобную модель структуры.

Расстояние между отдельными молекулами воды, измеренное исследователями из Германии, говорит о том, что они не взаимодействуют друг с другом, связываясь только с ионами Ca⁺² и SO₄^2–. Таким образом строение жженого гипса позволяет предположить, что на ионную пару CaSO₄ не может приходиться более «половины» молекулы воды.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 3520; doi: 10.1002/anie.200900726

метки статьи: #неорганическая химия, #химическая технология