1. Rodzaje skał gipsowych

Skały gipsowe, podobnie jak wapienie i kreda, są skałami osadowymi. Ich głównym składnikiem jest sól o nazwie siarczan($\text{VI}$) wapnia. Buduje ona takie minerały, jak gips krystaliczny i anhydryt. Pokłady gipsu krystalicznego (${\text{CaSO}}_4·2 {\text{H}}_2\text{O}$), który pod względem budowy chemicznej jest przykładem hydratuhydratyhydratu, powstały podczas odparowywania słonych wód jezior i mórz, w temperaturze niższej niż $42°\text{C}$. Gips krystalicznygips krystalicznyGips krystaliczny może również tworzyć różne odmiany polimorficznepolimorfizmodmiany polimorficzne. Jedną z nich jest minerał o nazwie alabaster (${\text{CaSO}}_4·2 {\text{H}}_2\text{O}$). Natomiast w wyższych temperaturach krystalizuje anhydryt (${\text{CaSO}}_4$), czyli bezwodny siarczan($\text{VI}$) wapnia (z gr. an „bez” i hydro „woda”, czyli gips bezwodny).

W poniższej galerii znajdują się zdjęcia i opisy minerałów, zbudowanych z siarczanu($\text{VI}$) wapnia.

Wybrane minerały, których głównym składnikiem jest siarczan($\text{VI}$) wapnia.

Wybrane minerały, których głównym składnikiem jest siarczan($\text{VI}$) wapnia.

RidlCCKp9pmSa

Grafika przedstawia kryształ gipsu krystalicznego o ciemnokremowej barwie. Przedstawiony minerał jest półprzezroczysty, połyskujący. Składa się z licznych, mniejszych podłużnych kryształów.

RVWuDio9LSNbO

Zdjęcie przedstawia alabaster. Minerał jest gładki, białego koloru, o nieregularnej powierzchni.

RxRa0evail19k

Zdjęcie przedstawia anhydryt. Kryształ jest szaro—fioletowego koloru, a jego powierzchnia tworzona jest przez wiele małych prostokątów.

W Polsce występują bogate złoża gipsu i anhydrytu. Największe pokłady tych minerałów znajdują się w między innymi: w dolinie rzeki Nidy (te złoża są zaliczane do największych w Europie), w Niwnicach k. Lwówka Śląskiego, w Niecce Głogowskiej, na obrzeżu Gór Świętokrzyskich.

RAVOSYN0NR9EX

Grafika przedstawia mapę z rozmieszczeniem złóż gipsu i anhydrytu w Polsce. Znajdują się one w województwie dolnośląskim, wielkopolskim, podkarpackim i świętokrzyskim.

Ciekawostka

Róża pustyni (piaskowa róża, kamienna róża) stanowi skupienie kryształów gipsu, które wyglądem przypomina płatki róży, dzięki czemu ma duże walory dekoracyjne. Poza przeważającą ilością gipsu, zawiera także różne ilości piasku kwarcowego. Powstaje na obszarach pustynnych, w warunkach suchego i gorącego klimatu, na skutek odparowania silnie zmineralizowanych słonych jezior lub wód gruntowych, które krystalizują w przypowierzchniowej warstwie sypkiego piasku, przyjmując formy przypominające wspomniany kwiat.

R1HXMd4zL1mes

Zdjęcie przedstawia tak zwane "róże pustyni" czyli tworzące się struktury gipsowe w kształcie pozlepianych ze sobą rozet.

2. Budowa i nazewnictwo hydratów

HydratyhydratyHydraty (wodziany) to najczęściej uwodnione sole. Są to związki chemiczne, które zawierają cząsteczki wody, wbudowane w sieć krystaliczną. Woda zawarta w hydratach nosi nazwę wody krystalizacyjnejwoda krystalizacyjna (hydratacyjna)wody krystalizacyjnej lub hydratacyjnej.

Ogólny wzór hydratów, będących uwodnionymi solami, możemy zapisać jako:

gdzie „n” to liczba cząsteczek wody hydratacyjnej.

Symbolicznym zapisem obecności wody w hydratach jest kropka („$·$”, która nie oznacza znaku mnożenia, lecz wskazuje na obecność wody w sieci krystalicznej.

Zapis wzoru hydratu:

interpretujemy w następujący sposób: w krysztale tego hydratu, na jeden kation miedzi($\text{II}$) i jeden anion siarczanowy($\text{VI}$) przypada pięć cząsteczek wody.

Często ta sama substancja może tworzyć kilka różnych hydratów, czego przykładem może być węglan sodu. Sól ta tworzy hydraty o wzorach: ${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3·10 {\text{H}}_2\text{O}$, ${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3·7 {\text{H}}_2\text{O}$ oraz ${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3·{\text{H}}_2\text{O}$.

Nazwy hydratów tworzy się na kilka sposobów. Przeanalizuj w jaki sposób tworzy się nazwę systematyczną oraz nazwy zwyczajowe hydratu o wzorze ${\text{CuSO}}_4·5 {\text{H}}_2\text{O}$.

Nazwy systematyczne hydratów

Nazwy systematyczne hydratów

Nazwa systematyczna, zalecana przez Komisję Terminologii Chemicznej Polskiego Towarzystwa Chemicznego, zawiera: nazwę soli bezwodnej, długą kreskę, słowo „woda” i w nawiasie podane wzajemne proporcje składników (soli i wody) w tym związku, tak jak na poniższym schemacie:

$$\text{nazwa} \text{soli} \text{bezwodnej}—\text{woda}\left(\text{a}/\text{n}\right)$$

gdzie $\text{a}$ to współczynnik, znajdujący się we wzorze hydratu przed wzorem soli bezwodnej (najczęściej równy $1$), a $\text{n}$ to współczynnik, który swoje miejsce we wzorze hydratu zajmuje przed wzorem wody (liczba cząsteczek wody w tym hydracie).
Nazwa systematyczna analizowanego hydratu o wzorze:

$${\text{CuSO}}_4·\mathrm{5} {\text{H}}_2\text{O}$$

to:

$$\text{siarczan}\left(\text{VI}\right)\text{ miedzi}\left(\text{II}\right)—\text{woda}\left(\mathrm{1}/5\right)$$

(czytaj: siarczan sześć miedzi dwa woda jeden pięć).

Nazwy zwyczajowe hydratów

Nazwy zwyczajowe hydratów

Nazwy zwyczajowe hydratów zawierają liczbę cząsteczek wody krystalizacyjnej (opisaną odpowiednim przedrostkiem) oraz nazwę soli bezwodnej. Nazwy zwyczajowe możemy tworzyć na dwa sposoby.

$${\text{CuSO}}_4·\mathrm{5} {\text{H}}_2\text{O}$$

to:

$$\text{penta}\text{hydrat} \text{siarczanu}\left(\text{VI}\right) \text{miedzi}\left(\text{II}\right)$$

lub:

$$\text{pięcio}\text{wodny} \text{siarczan}\left(\text{VI}\right) \text{miedzi}\left(\text{II}\right)$$

Nazwy mineralogiczne

Nazwy mineralogiczne

Niektóre hydraty, które występują w przyrodzie, posiadają również nazwy mineralogiczne.
Nazwa mineralogiczna analizowanego hydratu, o wzorze ${\text{CuSO}}_4·5 {\text{H}}_2\text{O}$, to chalkantyt.

RkKQTpcuVeWdY

Zdjęcie przedstawia chalkantyt. Kryształ chalkantytu ma intensywnie niebieski kolor, jest delikatnie przezroczysty. Składa się ze złączonych ze sobą mniejszych kryształów o kanciastych, ostrych i nieregularnych kształtach.

W poniższej galerii znajdują się zdjęcia kryształów wybranych hydratów oraz ich nazwy systematyczne, zwyczajowe i mineralogiczne. Zapoznaj się z informacjami zawartymi w tej galerii, a następnie wykonaj polecenie nr $1$.

R17uO1YizkmnY

Zdjęcie przedstawia kryształ gipsu krystalicznego. Posiada on gładką, połyskującą powierzchnię o ostrych krawędziach. Jego wierzchnia warstwa jest przezroczysta, w głębi ma on kolor złotobrązowy.

RVQway7K79BHg

Zdjęcie przedstawia kryształki kizerytu. Są one bardzo drobne i białe, usypane w niewielki kopczyk, znajdujący się na czarnym tle.

RRwkSn2netVt8

Zdjęcie przedstawia minerał o nazwie epsomit. Wyglądem przypomina on żaglowiec. Jego górna połowa ma postać białych, włosowatych włókien ustawionych pionowo, niczym żagle. Dolna połowa przypomina pokład łodzi o ciemno i jasnobrązowym kolorze. Ma nieregularną, chropowatą powierzchnię.

RdY93PPlry5v2

Zdjęcie przedstawia kryształ waryscytu. Ma on płaską, chropowatą powierzchnię o szarobrązowej barwie. Pokryty jest pół okręgami o zielonym obramowaniu i białym wnętrzu.

R19SSuKN4RU5e

Zdjęcie przedstawia kryształ minerału o nazwie strengit. Ma on postać nieforemnej bryły o kształcie zbliżonym do kuli z odłupanymi fragmentami. Jest półprzezroczysty i intensywnie fioletowy z czarnymi plamkami. Połyskuje w słońcu.

R6dy6LWe7PLDP

Zdjęcie przedstawia kryształ minerału o nazwie erytryn. Kryształ jest intensywnie fioletowego koloru. Ma on trójkątny kształt, a jego powierzchnia jest pokryta podłużnymi schodkami o ciemnych krawędziach. Kryształ błyszczy w słońcu.

3. Właściwości hydratów

Obecność wody w hydratach można potwierdzić doświadczalnie w bardzo prosty sposób.

Sprawdź, w jaki sposób można potwierdzić obecność wody w gipsie krystalicznym. W tym celu wykonaj doświadczenie $1$.

Doświadczenie 1

Uwaga: Przeprowadzając doświadczenie zachowaj wszelkie środki bezpieczeństwa.

R2Bm4fF1h5tV8

Problem badawczy: W jaki sposób można potwierdzić obecność wody w gipsie krystalicznym?. Hipoteza: Ogrzewanie hydratów prowadzi do usunięcia zawartej w nich wody hydratacyjnej. Co będzie potrzebne: pokruszony gips krystaliczny; probówka; palnik; statyw; łącznik; łapa do probówek; zapałki. Instrukcja: 1. Do probówki wsyp drobno pokruszony gips krystaliczny. 2. Probówkę zamocuj w statywie (najlepiej pod skosem) i ogrzewaj w płomieniu palnika. 3. Obserwuj zachodzące zmiany.

Problem badawczy:

W jaki sposób można potwierdzić obecność wody w gipsie krystalicznym?

Hipoteza:

Ogrzewanie hydratów prowadzi do usunięcia zawartej w nich wody hydratacyjnej.

Co było potrzebne?

pokruszony gips krystaliczny;

• probówka;

• palnik;

• statyw;

• łącznik;

• łapa do probówek;

• zapałki.

Instrukcja:

Do probówki wsypano pokruszony gips krystaliczny. Probówkę umocowano pod skosem w statywie i rozpoczęto ogrzewanie przy pomocy palnika. Obserwowano zachodzące zmiany.

Obserwacje:

W wyniku ogrzewania gipsu krystalicznego, w probówce powstaje biała drobnoziarnista substancja stała, a na ściankach pojawiają się krople bezbarwnej cieczy.

Wnioski:

Na podstawie odnotowanych obserwacji można wnioskować, że pojawiające się na ściankach probówki krople cieczy są wodą. Ogrzewanie hydratu powoduje jej „uwolnienie” w postaci pary wodnej, z sieci krystalicznej tego hydratu. Potem para wodna skrapla się na chłodniejszych fragmentach ścianek probówki.

R1uopGZCdWN7c

Film ukazuje, w jaki sposób wykryć wodę w gipsie krystalicznym, poprzez ogrzewanie hydratu.

Film ukazuje, w jaki sposób wykryć wodę w gipsie krystalicznym, poprzez ogrzewanie hydratu.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1uopGZCdWN7c

Film ukazuje, w jaki sposób wykryć wodę w gipsie krystalicznym, poprzez ogrzewanie hydratu.

1

Polecenie 2

Napisz obserwacje oraz wynikające z nich wnioski. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego przeprowadzenia doświadczenia, obejrzyj film obrazujący jego przebieg.

Ry0f2FiBMTdRK

Obserwacje: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Formułując wniosek, odnieś się do postawionej hipotezy. Zastanów się, jakie obserwacje mogą świadczyć o obecności wody w badanym hydracie.

Pokaż odpowiedź

Czy udało Ci się odnotować poniższe obserwacje? Czy w Twoim wniosku znajduje się odniesienie do postawionej hipotezy?

Obserwacje:
W wyniku ogrzewania gipsu krystalicznego, w probówce powstaje biała drobnoziarnista substancja stała, a na ściankach pojawiają się krople bezbarwnej cieczy.

Wnioski:
Na podstawie odnotowanych obserwacji można wnioskować, że pojawiające się na ściankach probówki krople cieczy są wodą. Ogrzewanie hydratu powoduje jej „uwolnienie” w postaci pary wodnej, z sieci krystalicznej tego hydratu. Potem para wodna skrapla się na chłodniejszych fragmentach ścianek probówki.

R6lKJx3ydQA1o

Spośród poniższych związków chemicznych wybierz te, po których ogrzaniu na ściankach probówki będzie można zaobserwować krople wody. Możliwe odpowiedzi: 1. ${\text{MgSO}}_4·7 {\text{H}}_2\text{O}$, 2. ${\text{Na}}_2{\text{SO}}_4·10 {\text{H}}_2\text{O}$, 3. ${\text{Na}}_2{\text{SO}}_4$, 4. ${\text{CaCO}}_3$

Podsumowanie doświadczenia:
Podczas ogrzewania gipsu krystalicznego zachodzi reakcja chemiczna, której produktami są woda oraz, tak zwany, gips palony. Równanie zachodzącej reakcji można zapisać jako:

Temperatura, w której zachodzi opisana reakcja chemiczna, wynosi około $120°\text{C}$. W temperaturze powyżej $180°\text{C}$ gips krystaliczny całkowicie traci wodę, tworząc bezwodny siarczan($\text{VI}$) wapnia:

Ciekawostka

Niektóre sole bezwodne różnią się barwą od swoich hydratów (soli uwodnionych). Przykładem może być siarczan($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) $\left({\text{CuSO}}_4\right)$. Hydrat siarczan($\text{VI}$)
miedzi($\text{II}$)–woda($1/5$) $\left({\text{CuSO}}_4·5 {\text{H}}_2\text{O}\right)$, tak zwany chalkantyt lub siny kamień), ma postać niebieskich kryształków. Podczas ogrzewania, jego niebieska barwa stopniowo jednak zanika. Ostatecznie otrzymuje się białą próbkę stałego bezwodnego siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$). W podobny sposób zachowuje się także chlorek kobaltu($\text{II}$) $\left({\text{CoCl}}_2\right)$. Jest to sól wykorzystywana w laboratoriach chemicznych do wykrywania wody, ponieważ zmienia w sposób charakterystyczny swoją barwę. Zmiana barwy zależy od liczby cząsteczek wody krystalizacyjnej: bezwodny chlorek kobaltu($\text{II}$) jest niebieski, dwuwodny – różowy, a sześciowodny – czerwony.

R1U1Vy0MNMvrd1

Grafika przedstawia przykłady hydratów, które zmieniają barwę w zależności od liczby związanych cząsteczek wody. Przedstawiono siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II)—woda (<math aria‑label="jeden pięć">1/5), który jest koloru jasnoniebieskiego oraz bezwodny siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II), który jest biały. Przedstawiono również chlorek kobaltu(<math aria‑label="dwa">II) barwy niebieskiej, chlorek kobaltu(<math aria‑label="dwa">II)—woda (<math aria‑label="jeden dwa">1/2) barwy różowej oraz chlorek kobaltu(<math aria‑label="dwa">II)—woda (<math aria‑label="jeden sześć">1/6) barwy czerwonej.

Gips palony wykorzystuje się między innymi do produkcji, tak zwanej, zaprawy gipsowejzaprawa gipsowazaprawy gipsowej.

Sprawdź, w jaki sposób otrzymuje się zaprawę gipsową i jakie czynniki mają wpływ na jej twardnienie. W tym celu wykonaj doświadczenie $2$.

Doświadczenie 2

RaIliTGbJBXzM

Problem badawczy:. Spośród podanych poniżej hipotez wybierz jedną, a następnie ją zweryfikuj. Hipoteza 1: Hipoteza 2: Twój wybór: (Wybierz: Hipoteza 1., Hipoteza 2.). Co będzie potrzebne: ;. Instrukcja: 1.

Problem badawczy:

Jak otrzymuje się zaprawę gipsową i jakie czynniki mają wpływ na jej twardnienie?

Hipoteza:

Zaprawa gipsowa szybko wiąże wodę.

Co było potrzebne?

• gips palony;

• zlewka z wodą;

• porcelanowa parownica;

• łyżka;

• bagietka;

• pudełko po zapałkach lub inna foremka.

Instrukcja:

Do parownicy wsypano trzy łyżki gipsu palonego. Stopniowo dodawano wodę, mieszając zawartość naczynia bagietką, aż do uzyskania masy o konsystencji gęstej śmietany. Otrzymaną zaprawę umieszczono w pudełku po zapałkach. Po kilkunastu minutach sprawdzono twardość zaprawy. Odlew pozostawiono na kilka godzin i po tym czasie sprawdzono jego kształt i twardość.

Obserwacje:

Po zmieszaniu wody z gipsem palonym powstaje masa, o konsystencji gęstej śmietany. Po kilkunastu minutach otrzymana masa zaczyna twardnieć i staje się cieplejsza w dotyku. Po kilku godzinach odlew jest twardy, suchy i ma kształt zastosowanej formy.

Wnioski:

Postawiona hipoteza jest prawdziwa – zaprawa gipsowa wiąże wodę. Zachodzący proces jest procesem egzotermicznym (w jego wyniku do otoczenia wydziela się ciepło).

R12POMBWAPuMJ

Film ukazuje jak otrzymać zaprawę gipsową przy wykorzystaniu gipsu palonego i wody.

Film ukazuje jak otrzymać zaprawę gipsową przy wykorzystaniu gipsu palonego i wody.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R12POMBWAPuMJ

Film ukazuje jak otrzymać zaprawę gipsową przy wykorzystaniu gipsu palonego i wody.

1

Polecenie 3

R86Ohruhm28OS

Obserwacje: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Formułując wniosek, odnieś się do postawionej hipotezy. Zwróć uwagę na to, czy przygotowany przez Ciebie odlew jest wilgotny. Za pomocą zmysłu dotyku sprawdź, czy temperatura przygotowanej zaprawy ulega zmianom w czasie jej twardnienia.

Pokaż odpowiedź

Czy udało Ci się odnotować poniższe obserwacje? Czy w Twoim wniosku znajduje się odniesienie do postawionej hipotezy?

Obserwacje:
Po zmieszaniu wody z gipsem palonym powstaje masa, o konsystencji gęstej śmietany. Po kilkunastu minutach otrzymana masa zaczyna twardnieć i staje się cieplejsza w dotyku. Po kilku godzinach odlew jest twardy, suchy i ma kształt zastosowanej formy.

Wnioski:
Postawiona hipoteza jest prawdziwa – zaprawa gipsowa wiąże wodę. Zachodzący proces jest procesem egzotermicznym (w jego wyniku do otoczenia wydziela się ciepło).

1

Polecenie 3

Zapisz nazwę systematyczną produktu powstałego w wyniku reakcji przebiegającej w doświadczeniu nr $2$.

RehUO1gLEZ6tp

Odpowiedź: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Wzór sumaryczny tego produktu to ${\text{CaSO}}_4·2 {\text{H}}_2\text{O}$.

Pokaż odpowiedź

siarczan($\text{VI}$) wapnia–woda ($1/2$)

Podsumowanie doświadczenia:

Otrzymana w doświadczeniu nr $2$ mieszanina gipsu palonego i wody to zaprawa gipsowa, która szybko twardnieje. Dzieje się tak, ponieważ gips palony ma właściwości higroskopijne, a więc wykazuje zdolność wiązania (pochłaniania) wody. Zachodzący proces twardnienia tej zaprawy gipsowej jest egzotermiczny i można go opisać równaniem reakcji:

Proces zachodzący podczas twardnienia zaprawy gipsowej jest reakcją odwrotną do prażenia gipsu krystalicznego. Twardnienie zaprawy gipsowej zachodzi pod wpływem wody, dlatego nazywa się ją zaprawą hydrauliczną. Szybkość twardnienia zaprawy, a więc szybkość wiązania wody, zależy od stosunku ilości użytych do jej sporządzenia składników: gipsu palonego oraz wody. Im więcej wody użyjemy do przygotowania zaprawy, tym dłuższy będzie czas jej twardnienia, ponieważ nadmiar użytej wody musi odparować z układu.

1

Polecenie 4

Zapoznaj się z poniższą symulacją, a dowiesz się, w jaki sposób odróżnić skały wapienne od skał gipsowych. Następnie zapisz obserwacje, równanie zachodzącej reakcji chemicznej oraz wnioski.

R17vRU9tXX1xg1

Odróżnianie skał gipsowych od wapiennych – wnioski

Odróżnianie skał gipsowych od wapiennych – wnioski

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PADmCJkD2

RI8BYW14aIkGm

Obserwacje: (Uzupełnij). Równanie zachodzącej reakcji chemicznej: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Jaki związek chemiczny jest głównym składnikiem skał gipsowych, a jaki tworzy skały wapienne? W jaki sposób można odróżnić skały wapienne od innych skał i minerałów?

Pokaż odpowiedź

Czy udało Ci się odnotować poniższe obserwacje i poprawnie zidentyfikować badane próbki?

Obserwacje:
Po naniesieniu kilku kropel kwasu chlorowodorowego na jedną z próbek, zaobserwowano pienienie się próbki (częściowe jej roztwarzanie i wydzielanie się bezbarwnego gazu). Po naniesieniu kilku kropel kwasu chlorowodorowego na drugą z próbek, nie zaobserwowano objawów reakcji.

Równanie reakcji chemicznej:

$${\text{CaCO}}_3+2 \text{HCl}\to {\text{CaCl}}_2+{\text{CO}}_2\uparrow +{\text{H}}_2\text{O}$$

Wnioski:
Próbka, dla której zaobserwowano pienienie się po dodaniu kwasu chlorowodorowego, to próbka kredy. Głównym składnikiem kredy jest węglan wapnia $\left({\text{CaCO}}_3\right)$, który reaguje z kwasem chlorowodorowym, a jednym z produktów reakcji jest tlenek węgla($\text{IV}$) (bezbarwny gaz). Próbka, dla której nie zaobserwowano objawów reakcji po dodaniu kwasu chlorowodorowego, to próbka anhydrytu. Głównym składnikiem anhydrytu jest siarczan($\text{VI}$) wapnia $\left({\text{CaSO}}_4\right)$, który nie ulega reakcji chemicznej z kwasem chlorowodorowym.

Polecenie 4

R1NfeoRje8Dj0

Uczeń przeprowadził następujące doświadczenie: Przygotował dwa szkiełka zegarkowe. Na jednym z nich umieścił próbkę skały wapiennej, a na drugim – próbkę skały gipsowej. Następnie na każdą z próbek naniósł kilka kropel kwasu chlorowodorowego. Jedna z próbek skał w kontakcie z kwasem chlorowodorowym pieniła się, a w przypadku drugiej, uczeń nie odnotował objawów reakcji po naniesieniu na nią kwasu. W oparciu o opis przeprowadzonego przez ucznia doświadczenia wybierz z poniższych stwierdzeń te, które są prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. W czasie trwania doświadczenia uczeń zauważył pienienie się skały wapiennej w kontakcie z kwasem chlorowodorowym., 2. W czasie trwania doświadczenia uczeń zauważył pienienie się skały gipsowej w kontakcie z kwasem chlorowodorowym., 3. Głównym składnikiem skał gipsowych jest siarczan($\text{VI}$) wapnia, który reaguje z kwasem chlorowodorowym, a jednym z produktów tej reakcji jest gaz — tlenek siarki($\text{VI}$)., 4. Głównym składnikiem skał wapiennych jest węglan wapnia, który reaguje z kwasem chlorowodorowym, a jednym z produktów tej reakcji jest gaz — tlenek węgla($\text{IV}$)., 5. Wykorzystująć kwas chlorowodorowy można zidentyfikować skały wapienne i odróżnić je od skał gipsowych.

4. Zastosowanie skał gipsowych

Możliwości zastosowania gipsu są bardzo różnorodne, szczególnie w budownictwie, gdzie wykorzystuje się go do sporządzania zaprawy gipsowej, prefabrykatów budowlanych, posadzek samopoziomujących czy do produkcji cementu. Gips jest materiałem ekologicznym, przyjaznym dla człowieka. Łatwo chłonie nadmiar wilgoci z atmosfery, a gdy powietrze w pomieszczeniu jest suche, oddaje wodę do otoczenia.

Polecenie 5

Zapoznaj się z poniższym filmem, a dowiesz się, gdzie jeszcze w budownictwie wykorzystuje się gips. Następnie rozwiąż ćwiczenie pod filmem.

R1M6WCrad86oF

Film opisuje następujące zastosowania gipsu w budownictwie: zaprawa budowlana, zaprawa szpachlowa, zaprawa tynkarska, płyty gipsowo—kartonowe, klej gipsowy oraz produkcja cementu.

Film opisuje następujące zastosowania gipsu w budownictwie: zaprawa budowlana, zaprawa szpachlowa, zaprawa tynkarska, płyty gipsowo—kartonowe, klej gipsowy oraz produkcja cementu.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1M6WCrad86oF

Film opisuje następujące zastosowania gipsu w budownictwie: zaprawa budowlana, zaprawa szpachlowa, zaprawa tynkarska, płyty gipsowo—kartonowe, klej gipsowy oraz produkcja cementu.

R1dMf8jk8sW7q

Spośród wymienionych poniżej gipsowych produktów budowlanych, wybierz i zaznacz ten, który można wykorzystać do wypełnienia dużych ubytków i pęknięć w ścianie. Możliwe odpowiedzi: 1. gips szpachlowy, 2. gips budowlany, 3. klej gipsowy

Popularnym materiałem budowlanym są wspomniane w filmie płyty gipsowo–kartonowe (tak zwane regipsy). Mają one postać arkuszy, składających się z gipsu zabezpieczonego tekturą.

Polecenie 6

Zapoznaj się z poniższym filmem, a dowiesz się, jakie zalety mają płyty gipsowo–kartonowe. Następnie rozwiąż ćwiczenie pod filmem.

RYKYKTjzAo6d8

Film przedstawia i omawia zalety płyt gipsowo—kartonowych.

Film przedstawia i omawia zalety płyt gipsowo—kartonowych.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RYKYKTjzAo6d8

Film przedstawia i omawia zalety płyt gipsowo—kartonowych.

R1JlzNZYwhB5Y

Spośród podanych poniżej właściwości, wybierz i zaznacz wszystkie te, które prawidłowo charakteryzują płyty gipsowo—tekturowe. Możliwe odpowiedzi: 1. łatwo się elektryzują, 2. nie elektryzują się, 3. zbrojone włóknem szklanym są ogniochronne, 4. materiał palny, 5. materiał niepalny, 6. wchłaniają wilgoć z powietrza, 7. podatne na działanie pleśni

Gips znalazł również zastosowanie w przemyśle ceramicznym do produkcji form odlewniczych. Używa się go także do produkcji farb i lakierów. W rolnictwie jest wykorzystywany jako środek użyźniania i nawożenia gleby, a w przemyśle spożywczym do klarowania win. Szczególne ważne miejsce znalazł w medycynie, gdzie używa się bardzo czyste odmiany gipsu, tak zwany gips chirurgiczny i dentystyczny. Ponadto znaczne jego ilości są wykorzystywane do tworzenia wyrobów artystycznych (gips modelowy), takich jak figurki gipsowe, maski czy sztukaterii. W rzeźbiarstwie szczególnie cenionym materiałem jest konkretna odmiana gipsu – alabaster. Służy do wyrobu między innymi waz, pucharów, tacek, świeczników, popielnic, abażurów lamp, stiuków oraz rzeźb.

Wybrane zastosowania gipsu zaprezentowano w poniższej galerii.

R14yQ3CWMFGNK

Zdjęcie przedstawia białą ścianę pokrytą gipsem.

RWd6zdZhKtN5x

Zdjęcie przedstawia rękę w gipsie ortopedycznym. Ręka od palców do ramienia jest w białym gipsie pokrytym rysunkami.

RQ0RDXGlqa3cm

Zdjęcie przedstawia białe gipsowe odlewy łuków zębowych.

R14vq4SrfIT5a

Zdjęcie przedstawia białe gipsowe popiersie kobiety.

R1J745e22XUpe

Zdjęcie przedstawia białą gipsową płaskorzeźbę na brązowym tle. Na płaskorzeźbie znajduje się siedzący na ziemi zakonnik w sutannie. Za nim widoczne są kolumny budynku i znajdująca się za nim polana z drzewem.

R1QaL7dOWV6VF

Zdjęcie przedstawia białe gipsowe figurki w kształcie ważek. Figurki położone są na brązowym tle.

RSS2arqWZO88B

Zdjęcie przedstawia fragment sztukaterii ściennej. Jest to białą gipsowa figurka aniołka w okrągłej zdobionej ramce.

RuvSercrliVvT

Zdjęcie przedstawia fragment sztukaterii sufitowej. Zdjęcie jest lekko beżowe. Na górze i dole zdjęcia sufitu są zdobienia.

R1Zi7HiHonqxI

Zdjęcie przedstawia sztukaterię będące dekoracją w Zakładzie Przyrodoleczniczym w Lądku—Zdrój. W kadrze znajdują się białe gipsowe zdobienia nad łukiem wejścia. Figurki znajdują się na niebieskim tle i przedstawiają dwie osoby.

RMg9tKIlTTyHD

Zdjęcie przedstawia ciągnik rozsypujący nawóz na zielonym polu. Zdjęcie wykonane jest zza ciągnika, który ma zieloną naczepę. Z dołu ciągnika wydobywają się białe opryski.

RyH6HPk1gVGL6

Zdjęcie przedstawia alabastrową wazę. Waza jest wysoka i ma lekko beżową barwę. Waza ustawiona jest na białym kwadratowym stoliku i znajduje się na czarnym tle.

R4OdVbkEuGTmh

Zdjęcie przedstawia alabastrową misę pochodzącą ze starożytnego Egiptu. Ma ona okrągły kształt i beżową barwę. Misa znajduje się w szklanej prostokątnej gablocie.

RARdqEaS4EPed

Zdjęcie przedstawia alabastrowe popiersie kobiece. Jest ono beżowe i postawione na ciemnobrązowym stoliku. Zdjęcie wykonane jest na tle pomarańczowej ściany. Popiersie przedstawia młodą kobietę z dużym okrągłym kapeluszem na głowie.

RZ7z9ZWldMnBx

Zdjęcie przedstawia zabarwione na zielono kryształy gipsu. Kryształy mają kształt wysokich prostopadłościanów i przedstawione są na szarym tle.

Ciekawostka

Do pomiaru wilgotności powietrza stosuje się różnego typu wilgotnościomierze (tak zwane higrometry). W konstrukcji higrometru chemicznego można wykorzystać niektóre hydraty, które zmieniają swoje zabarwienie w zależności od ilości wody (pary wodnej), zawartej w otoczeniu. Taki higrometr to pasek bibuły nasycony mieszaniną z chlorkiem kobaltu($\text{II}$), z kolorami powodującymi odpowiednie zabarwienie tej soli, w zależności od wilgotności pomieszczenia, w którym przyrząd ten zostanie umieszczony.

R1VbwC5ZCeYJ61

Grafika przedstawia chemiczny higrometr. W zależności od wilgotności powietrza przyjmuje on inne zabarwienie co związane jest z obecnością soli — chlorku kobaltu(<math aria‑label="dwa">II). Pokazane zostało pięć różnych kolorów oraz poziom wilgotności jakiemu odpowiadają. Kolor ciemnoróżowy oznacza bardzo wysoką wilgotność. Kolor jasnoróżowy oznacza wysoką wilgotność. Kolor jasnofioletowy oznacza średnią wilgotność. Kolor fioletowy oznacza niską wilgotność. Kolor niebieski oznacza bardzo niską wilgotność.

5. Kras gipsowy

Procesy krasowienia i formy krasu gipsowego należą do rzadkich zjawisk, co jest powodowane stosunkowo małymi pokładami gipsu w skorupie ziemskiej, w przeciwieństwie do ilości wapieni. Krasowienie gipsów polega na rozpuszczeniu ich przez wodę, która w odróżnieniu od krasu wapiennego nie musi zawierać tlenku węgla($\text{IV}$). Jest to możliwe dlatego, że gips i anhydryt są materiałami chłonącymi wilgoć i umiarkowanie rozpuszczają się w wodzie. Oznacza to także, że formy krasu gipsowego są bardzo nietrwałe i dość młode, w porównaniu z krasem wapiennym. Można je spotkać w różnych częściach świata, również w Polsce. W naszym kraju występują głównie na Ponidziu. Największą polską jaskinią gipsową jest Jaskinia Skorocicka w okolicach Buska‑Zdroju.

RYdoyHClammox

Grafika przedstawia zdjęcie skały gipsowej w krasie gipsowym znajdującej się w Hiszpanii. Skała ma lekko owalny kształt i szarą barwę. Góra skały porośnięta jest zielonymi krzakami.

Jednak najbardziej niezwykłą gipsową grotą jest Kryształowa Jaskinia w meksykańskim stanie Chihuahua.

Ciekawostka

Jaskinia Kryształowa, nazywana też Kaplicą Sykstyńską Kryształów, została odkryta przypadkiem w $2000 \text{r}.$ przez górników drążących tunel. Słynie ona z największych odkrytych dotąd okazów gipsu (wiele z nich osiąga kolosalne rozmiary – nawet do $15 \text{m}$ długości, a ich waga dochodzi aż do $55 \text{t}$). Kryształy, które znajdują się w tej jaskini, są jednocześnie jednymi z największych minerałów na świecie. W grocie panują ekstremalne warunki klimatyczne, tzn. temperatura dochodzi do $\mathrm{65,5}°\text{C}$, a wilgotność powietrza wynosi prawie $100\%$. Z tego względu jej eksplorowanie jest możliwe tylko w specjalnych kombinezonach ochronnych, wyposażonych w maski podłączone do zasobników z tlenem. W przeciwnym razie pobyt w jaskini nie może być dłuższy niż $10$ minut.

RovMBOu4qe6QV

Zdjęcie przedstawia olbrzymie kryształy gipsu w Jaskini Kryształowej w Meksyku. Kryształy mają kształt prostopadłościanów i białą barwę. Wewnątrz jaskini znajduje się człowiek. Porównując wysokość człowieka i kryształów, badająca jaskinię osoba jest bardzo mała.

Podsumowanie

• Skały gipsowe zawierają w swoim składzie siarczan($\text{VI}$) wapnia $\left({\text{CaSO}}_4\right)$.

• Gips krystaliczny $\left({\text{CaSO}}_4·2 {\text{H}}_2\text{O}\right)$ oraz gips palony ${\left({\text{CaSO}}_4\right)}_2·{\text{H}}_2\text{O}$ są przykładami uwodnionych soli (hydratów). Anhydryt (${\text{CaSO}}_4$) to przykład soli bezwodnej.

• Hydraty są nietrwałe i podczas ogrzewania przechodzą w sole bezwodne lub sole o niższym stopniu uwodnienia.

• W wyniku prażenia gipsu krystalicznego w temperaturze około $120°\text{C}$ powstaje gips palony, a powyżej $180°\text{C}$ – bezwodny siarczan($\text{VI}$) wapnia.

• Zaprawa gipsowa jest przykładem zaprawy hydraulicznej – w czasie twardnienia wiąże wodę.

• Skały gipsowe wykorzystywane są w budownictwie, medycynie, rolnictwie, w przemyśle: ceramicznym, spożywczym, chemicznym. Są też cennym tworzywem w rękach artystów.

Słownik

Ćwiczenia

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Hassa R., Mrzigod A., Mrzigod J., To jest chemia. Zakres podstawowy, Warszawa 2012.

Maciejowska I., Warchoł A., Świat chemii. Zakres podstawowy, Kraków 2012.

Pazdro K. M., Chemia. Pierwiastki i związki nieorganiczne, Warszawa 2012.