sulfato de calcio

Con un calentamiento adecuado, el yeso se convierte en el mineral parcialmente deshidratado llamado bassanita o yeso de París . Este material tiene la fórmula CaSO₄ _· ( nH₂O ), donde 0,5 ≤ n ≤ 0,8. ^{[ 8 ]} Se requieren temperaturas entre 100 y 150 °C (212–302 °F) para eliminar el agua de su estructura. Los detalles de la temperatura y el tiempo dependen de _la humedad ambiental. En la calcinación industrial se utilizan temperaturas de hasta 170 °C (338 °F) , pero a estas temperaturas comienza a formarse la anhidrita γ. La energía térmica suministrada al yeso en este momento (el calor de hidratación) tiende a utilizarse para eliminar el agua (en forma de vapor de agua) en lugar de aumentar la temperatura del mineral, que sube lentamente hasta que el agua desaparece, y luego aumenta más rápidamente. La ecuación para la deshidratación parcial es:    

CaSO ₄ · 2 H ₂ O  →  CaSO ₄ · ⁠ 1 / 2 ⁠ H ₂ O + ⁠ 1 + 1 / 2 ⁠ H ₂ O ↑

La propiedad endotérmica de esta reacción es relevante para el rendimiento del panel de yeso , confiriendo resistencia al fuego a estructuras residenciales y de otro tipo. En caso de incendio, la estructura detrás de una lámina de panel de yeso se mantendrá relativamente fría a medida que el agua se evapora del yeso, evitando (o retrasando sustancialmente) el daño a la estructura (por combustión de elementos de madera o pérdida de resistencia del acero a altas temperaturas) y el consiguiente colapso estructural. Pero a temperaturas más altas, el sulfato de calcio liberará oxígeno y actuará como agente oxidante . Esta propiedad se utiliza en la aluminotermia . A diferencia de la mayoría de los minerales, que al rehidratarse simplemente forman pastas líquidas o semilíquidas, o permanecen en polvo, el yeso calcinado tiene una propiedad inusual: cuando se mezcla con agua a temperaturas normales (ambiente), rápidamente vuelve químicamente a la forma dihidratada preferida, mientras que físicamente se solidifica para formar una red cristalina de yeso rígida y relativamente fuerte.

CaSO ₄ · ⁠ 1 / 2 ⁠ H ₂ O + ⁠ 1 + 1 / 2 ⁠ H ₂ O → CaSO ₄ · 2 H ₂ O  

Esta reacción es exotérmica y es responsable de la facilidad con la que el yeso se puede moldear en diversas formas, incluyendo láminas (para paneles de yeso ), barras (para tiza de pizarra) y moldes (para inmovilizar huesos rotos o para fundición de metales). Mezclado con polímeros, se ha utilizado como cemento para la reparación ósea. Se añaden pequeñas cantidades de yeso calcinado a la tierra para crear estructuras resistentes directamente a partir de tierra moldeada , una alternativa al adobe (que pierde su resistencia al mojarse). Las condiciones de deshidratación se pueden modificar para ajustar la porosidad del hemihidrato, dando como resultado los llamados hemihidratos α y β (que son más o menos idénticos químicamente).

Al calentar a 180 °C (356 °F) , se produce la forma casi anhidra, denominada γ-anhidrita (CaSO₄ _· nH₂O , donde n = 0 a 0,05). La γ- _anhidrita reabsorbe lentamente el agua para volver al estado dihidratado, una propiedad que se aprovecha en algunos desecantes comerciales . Al calentar por encima de 250 °C, se forma la forma completamente anhidra denominada β-anhidrita o anhidrita "natural" . La anhidrita natural no absorbe agua, ni siquiera en escalas de tiempo geológicas, a menos que esté molida muy finamente.   

La composición variable del hemihidrato y la γ-anhidrita, y su fácil interconversión, se debe a sus estructuras cristalinas casi idénticas que contienen "canales" que pueden albergar cantidades variables de agua u otras moléculas pequeñas como el metanol .

Los hidratos de sulfato de calcio se utilizan como coagulante en productos como el tofu . ^{[ 9 ]}

Para la FDA , está permitido en quesos y productos lácteos relacionados; harinas de cereales, productos de panadería, postres congelados, edulcorantes artificiales para mermeladas y conservas, verduras para condimentos, tomates para condimentos y algunos dulces. ^{[ 10 ]}

Se conoce en la serie de números E como E516 , y la FAO de la ONU lo conoce como agente reafirmante, agente de tratamiento de harina, secuestrante y agente leudante. ^{[ 10 ]}

El sulfato de calcio tiene una larga trayectoria de uso en odontología. ^{[ 11 ]} Se ha utilizado en la regeneración ósea como material de injerto y aglutinante (o extensor) de injertos, y como barrera en la regeneración guiada de tejido óseo. Es un material biocompatible y se reabsorbe completamente tras la implantación. ^{[ 12 ]} No provoca una respuesta significativa del huésped y crea un entorno rico en calcio en la zona de implantación. ^{[ 13 ]}

Cuando se vende en estado anhidro como desecante con un agente indicador de color bajo el nombre de Drierite , aparece azul (anhidro) o rosa (hidratado) debido a la impregnación con cloruro de cobalto(II) , que funciona como indicador de humedad.

Hasta la década de 1970, se producían cantidades comerciales de ácido sulfúrico a partir de sulfato de calcio anhidro. ^{[ 14 ]} Al mezclarse con esquisto o marga y tostarse a 1400 °C, el sulfato libera dióxido de azufre , un precursor del ácido sulfúrico . La reacción también produce silicato de calcio , utilizado en la producción de clínker de cemento . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

2 CaSO ₄ + 2 SiO ₂ + C → 2 CaSiO ₃ + 2 SO ₂ + CO ₂

Algunas reacciones de los componentes del sulfato de calcio:

CaSO₄ _{+ 2} C → CaS + 2 CO₂

3 CaSO ₄ + CaS + 2 SiO ₂ → 2 Ca ₂ SiO ₄ + 4 SO ₂

3 CaSO ₄ + CaS → 4 CaO + 4 SO ₂

Ca ₂ SiO ₄ + CaO → Ca ₃ OSiO ₄