Yeso

Yeso
Categoría  VII  : sulfatos, selenatos, teluratos, cromatos, molibdatos, tungstatos
Imagen ilustrativa del artículo Yeso.
Yeso y azufre (32 × 18  cm ). Sicilia.
General
número CAS 10101-41-4
Clase Strunz 7.CD.40

7 SULFATOS (SELENATOS, TELURATOS)
 7.C Sulfatos (selenatos, etc.) sin Aniones Adicionales, con H2O
  7.CD Solo con cationes grandes
   7.CD.40 Yeso CaSO4 • 2 (H2O)
Espacio Grupo A2 / a
Punto Grupo 2 / m
La clase de Dana 29.6.3.1

Sulfatos
29. hidratados sulfatos de ácidos
29.6.3 / grupo de yeso
29.6.3.1 yeso CaSO 4 · 2H 2 O
Fórmula química H 4 Ca O 6 S CaSO 4 2 H 2 O
Identificación
Forma masa 172,171 ± 0,011 amu
H 2,34%, Ca 23,28%, O 55,76%, S 18,62%,
Color incoloro, pero también de blanco a gris pálido, a veces gris verdoso, rojizo, amarillo, amarillo miel, amarillento, verde, naranja, rosado, rojo rosado, rojizo, marrón claro a marrón, los tintes ordinarios a claros aumentan con el color.
Clase de cristal y grupo espacial prismático;
A 2 / a o I 2 / a
Sistema de cristal monoclínico
Red Bravais centrado A o I según los autores
Macle común en {100}, gemelos en cola de milano. En 110 o {101}, mariposa gemela o punta de lanza. Rara en {209}. Gemelos en forma de cruz.
Escote perfecto en {010}, neto en {100} y {011}
Rotura irregular, micáceo, escamoso, a veces concoide o fibroso
Habitus cristales bien desarrollados, tabulares o planos, a veces alargados más allá de un metro, lenticulares, prismáticos, a menudo maclados, asociados en rosetas o rosas ... pero más a menudo masivos, lamelares o fibrosos, en racimos cristalinos más o menos gruesos, más o menos bien, más o menos acostado
Escala de Mohs 1,5-2 (2 por definición)
Línea blanco, Blanca
Brillar vítreo a sedoso, perlado a brillante, subvítreo a opaco para variedades compactas, a menudo perlado y perlado en caras o superficies de división, a veces fibroso para variedades fibrosas o simplemente opaco y terroso.
Propiedades ópticas
Índice de refracción a = 1,519-1,521,
b = 1,522-1,523,
g = 1,529-1,530
Pleocroísmo No
Birrefringencia biaxial (+); 0,0090-0,100
2V = 58 °
Fluorescencia ultravioleta amarillo, naranja, azul o verde bajo largos rayos ultravioleta; blanco verdoso fosforescente bajo los rayos UV. La fluorescencia y la fosforescencia son más marcadas después del calentamiento.
Transparencia transparente a translúcido, translúcido a opaco
Propiedades químicas
Densidad 2,31 - 2,33
Temperatura de fusión Se convierte en hemihidrato de 125  a  130  ° C  ;
se vuelve anhidro a 163  ° C . ° C
Fusibilidad Bastante difícil de fusionar. Las láminas se desprenden al calcinarse y derretirse, liberando agua. Formación de yeso opaco en polvo y de 120  ° C , a continuación, en la anhidrita en general más allá de 200  ° C .
Solubilidad Se disuelve en HCl caliente,
2,04  g · L -1 en agua a 20  ° C y 1,8  g · L -1 a 80  ° C .
Comportamiento químico tenacidad flexible, pero inelástica, quebradiza, sin reacción a los ácidos
Propiedades físicas
Magnetismo No
Radioactividad alguna
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario.

El yeso es un mineral compuesto por sulfato dihidrato de calcio , de fórmula química CaSO 4 · 2H 2 O.

La misma palabra, yeso , también designa una roca evaporita importante, que consiste principalmente en yeso mineral.

Historia de descripción y denominaciones

Etimología

El yeso neutro grecolatino , tomado del griego γύψος ( yesos ), designa yeso , yeso, incluso yeso y cemento en general, pero especialmente yeso hasta sus antiguas aplicaciones, estatua o retrato en yeso de la época de Juvenal .

Una etimología helénica falsa afirma descomponer los gupsos griegos en gê (tierra) e ipson (quemar). Sería así la “Tierra (piedra, elemento terrestre) que se tuesta al fuego”. Pero la raíz de la palabra es probablemente semítica porque el conocimiento del yeso y el arte de obtener yesos de diversas cualidades está atestiguado en el antiguo Egipto. Yesos mezclados con arena fina forman la base del mortero utilizado para la construcción de pirámides y tumbas.

El ex francesa temprana XIII °  siglo conoce los términos GIP , gif o GIST designación que el empastado de yeso. El latín medieval influyó en la escritura gips , atestiguada en 1464 antes de la reescritura humanista que dio yeso en francés. El inglés ha conservado el yeso aprendido de la escritura grecolatina . En alemán, der Gips o el dialecto alsaciano Gips mantienen la misma confusión que el antiguo francés o inglés entre yeso (rehumedecido o no cocido) y el mineral o la roca inicial. El adjetivo gypsous no se atestigua en francés moderno hasta 1560.

En el pasado, los yeseros se referían al yeso natural o anhidrita como piedra lunar . Consideraron que la variedad transparente proporcionaba la imagen mineral de la luna. Parece que esta tradición, suponiendo también una influencia lunar en la formación de las múltiples variedades o la inestabilidad térmica del yeso, es grecorromana, ya que la palabra griega σεληνη (selêné), conocida en todo el Imperio para designar a la luna fue otra. nombre del yeso. Selenita, un término de formación académica, derivado del antiguo término grecolatino sēlēnītes (masculino) o sēlēnītis (femenino), piedra de luna (lithos) (sēlēna), designa indiscriminadamente rocas y minerales basados en sulfato de calcio principalmente yeso y anhidrita en los primeros tiempos. XVII °  siglo , mucho antes de que se especializa en una forma cristalina específica alta.

Los trabajadores de yeso o los yeseros distinguieron claramente la piedra de yeso o yeso del yeso crudo , que acaba de tomar del yeso endurecido y seco después de la instalación, el yeso vivo o el yeso para reactivar el polvo fino de yeso para poder fraguar. de yeso muerto , es decir polvo de yeso, previamente demasiado humedecido sin ningún poder de fraguado.

El calcio hemihidrato de sulfato y dihidrato, es decir, yeso y yeso respectivamente, anhidrita son especies químicas nombradas precisamente después de la nomenclatura Lavoisian, por los químicos franceses que trabajan en el entendimiento de química de yeso de París desde el final de la XVIII ª  siglo .

Sinónimos

Ambigüedad del término selenita

Toponimia y onomástica

Poner nombres:

Características fisicoquímicas

El mineral puro es ligero, con una densidad de 2,317. Sus caras cristalinas tienen un aspecto vidrioso translúcido, perlado o sedoso, que se puede observar fácilmente cuando el yeso sólido es incoloro o ligeramente coloreado. Suave, raspable con la uña dejando un rastro blanco, se parte y se desintegra fácilmente. El mineral se utilizó como estándar para definir el grado de dureza 2 en la escala de Mohs originalmente.

Criterios de determinación

El yeso es ligeramente soluble en agua pura, es decir, una solubilidad máxima de 2,5  g por litro en condiciones normales de temperatura y presión . La solubilidad del yeso por 100  g de agua pura, que es 0,223  g a 0  ° C (agua fría) y 0,257  g a 50  ° C . La solubilización es más eficaz entre 30 y 40  ° C . El paso en solución o disolución es generalmente imperceptible a la vista. El agua que solubilizaba del yeso fue llamada por los químicos antiguos agua selenita , o antes "agua de luna" en la tradición medieval de los yeseros. Esta agua selenita no es adecuada para cocinar alimentos y enjabonar la ropa. Alguna vez fue odiado por lavanderas y amas de casa o cocineras, pero también por herreros y canteros , porque el yeso o compuestos de la familia de los sulfatos de calcio, anhidritas, yesos, mirabilita ... más o menos solubles, o arrastrados por el polvo después del secado, promueven oxidación del hierro, como una erosión anterior de las piedras. La descomposición del agua selenita, bajo la acción de la materia orgánica en un ambiente anaeróbico, también es pestilente, liberando gas sulfuro de hidrógeno H 2 S.

El yeso mineral no se puede caracterizar por la efervescencia ácida. El agua cargada de dióxido de carbono o ligeramente ácida no tiene ningún efecto sobre el mineral. Sin embargo, el yeso es fácilmente soluble en ácidos fuertes, especialmente en ácido clorhídrico caliente. También es soluble en glicerol, soluciones diluidas de ácidos, sales de amonio, peroxodisulfato de sodio o incluso cloruro de sodio y / o cloruro de magnesio . Todas estas últimas soluciones diluidas promueven la disolución del yeso. Es insoluble en álcalis y solventes orgánicos comunes.

Una hoja transparente de yeso se blanquea y luego se desmorona cuando se calienta ligeramente. Cae en polvo después de generar una niebla húmeda. La prueba de calentamiento, si se lleva a cabo en un tubo de ensayo de vidrio suficientemente alargado, deja en el fondo del tubo solo una pequeña masa de polvo y una niebla característica, que se condensa y se acumula en pequeñas gotas de agua en las paredes del tubo más alejadas del calentamiento. zona.

Colocado en una llama, el yeso decrépito, blanquea y exfolia.

Calentado entre 120 y 130  ° C , este cuerpo mineral se descompone en un polvo fino de sulfato de calcio hemihidrato, todavía comúnmente llamado yeso o que en mineralogía corresponde a la bassanita .

CaSO 4 .2H 2 Ocristal sólido → CaSO 4. ½H 2 Opolvo o masa sólida más o menos pulverulenta + 3 / 2H 2 Ovapor de agua

Bajo condiciones de presión normales, la pérdida de tres moles y medio de la reacción anterior es rápida a 128  ° C . Pero la pérdida de dos moles de agua puede completarse a 163  ° C , con la siguiente reacción:

CaSO 4. ½H 2 Opolvo o masa sólida → CaSO 4 anhidrita polvo o masa anhidra + 1/2 H 2 Ovapor de agua .

En la práctica, las reacciones presentadas siguen siendo indicativas. De 60  ° C a 200  ° C , con cinética variable, aparecen diferentes formas alotrópicas metaestables de hemihidratos y luego de anhidritas. A menudo hay que pulverizarlos, porque la mayoría de ellos no tienen una consistencia pulverulenta tan pronto como se forman.

Agreguemos brevemente que el yeso, al igual que la anhidrita , se utiliza para la fabricación industrial de yeso . Calentando se obtiene un sulfato hemihidrato que, después de triturar, forma un aglutinante que se rehidrata en yeso al contacto con el agua. El fraguado del yeso puede explicarse por la reaparición de un fieltro de agujas de yeso.

El yeso tiene propiedades plásticas propias de los minerales evaporíticos, cuando se somete a alta presión, puede fluir y constituir una suela deslizante, por efecto de la gravedad o presión tangencial. Las montañas que descansan sobre bancos de yeso son susceptibles de ser deslizadas, vertidas o deslizadas por las manchas de carga de lecho .

Variedades

El yeso cristaliza según muy diferentes facies y por lo tanto, debido a los múltiples aspectos de sus cristales, tiene variedades extremadamente diversas. Las primeras cinco variedades, a veces microcristalinas o con cristales pequeños, compactos o entrelazados, están presentes principalmente en la roca. Estas son principalmente variedades de hábito  :

Cristaloquímica

La estructura cristalina del yeso parece simple, con sus láminas de [Ca (SO 4 )] 0 eléctricamente neutras sostenidas por moléculas de agua (H 2 0) 0 . Los grupos de S O 4 2- tetraedros , que contienen azufre en el centro de un tetraedro y los cuatro oxígeno en los cuatro vértices, son independientes y están dispuestos en dos planos paralelos. Cada uno de ellos está unido por uno de sus átomos de oxígeno a tres cationes Ca 2+ . Los cationes Ca 2+ en un tercio del espesor de la hoja están ubicados entre tres grupos SO 4 2- . Están rodeados por seis oxígeno, además de dos moléculas de agua (H 2 0) 0 colocadas en un plano externo a la hoja.

La cohesión interna de la hoja es mucho mayor que la cohesión entre hojas, proporcionada solo por enlaces débiles de van der Waals entre las moléculas de agua homólogas de dos hojas vecinas. Este último es aún más débil si el ion Na + se asienta allí.

Esta arquitectura iónica permite explicar las tres escisiones del yeso, la primera calificada de "fácil y perfecta", la segunda de "buena" y la tercera de "fibrosa". Los químicos también pueden comenzar a razonar sobre la principal aplicación industrial del yeso, la fabricación de yeso. Tenga en cuenta que, en general, la escisión microscópica de cristales grandes que pertenecen al sistema de cristales monoclínicos , clase prismática, es fácil. Pero las láminas se doblan sin tener la elasticidad propia de la mica .

El yeso es el representante de un grupo isoestructural , el grupo de yeso:

Cristalografía

La forma cristalina se deriva de un prisma romboidal oblicuo.

Cristales aislados

Los cristales aislados pueden tener forma de bloque, biselados, prismáticos a tabulares, lamelares, lenticulares ... Muy a menudo están maclados. Los cristales pequeños a menudo se agrupan en pie de alondra. Los cristales grandes a menudo se emparejan en puntas de lanza. Ciertos cristales se combinan en láminas o en pequeñas venas fibrosas. Incluso hay cristales tabulares o lenticulares, con caras ligeramente curvadas, pero el análisis químico revela impurezas de NaCl.

Las variedades de yeso de gran tamaño, anteriormente llamadas individualmente "selenita", atestiguadas en 1611 en francés moderno, alcanzan algunos centímetros o incluso algunos decímetros. A menudo se encuentran en arenas o arcillas cerca de lechos de yeso. Para los coleccionistas, designa un yeso con finos cristales en laminillas transparentes multidireccionales, o incluso un gigantesco habitus cristalino que reúne los cristales más enormes. En este último caso, como en la mina mexicana Cueva de las Espadas en Naica, los “cristales de selenita” transparentes marcados con vetas verticales, cara apical y brillo nacarado, alcanzan el tamaño de un ataúd de hombre. Este uso técnico se mantuvo bajo influencia anglosajona, mientras que se redujo el uso de la palabra francesa. Por lo tanto, los recolectores siempre se refieren a los cristales muy grandes como selenitas o "yeso de selenita".

Escote

Hay principalmente dos hendiduras que forman un ángulo de 60 °. El primero en (010) es muy perfecto. Aparece micáceo, en hojas y escamas a veces muy delgadas, un poco flexibles, pero sin embargo inelásticas.

Con un cuchillo de hoja fina, es fácil dividir un cristal transparente grande en hojas delgadas. Cada hoja, bajo el efecto de un ligero choque, se fragmenta a su vez, siguiendo dos series de grietas, que se cruzan a 60 °.

Depósitos y depósitos

El yeso, un mineral muy común, es universalmente conocido por las muchas variedades morfológicas de sus cristales. Se le describe así como punta de lanza, pie de alondra, fibroso, terroso, granulado, sacaroide, laminar, espático, laminar fino o selenita, cristalino transparente o piedra lunar, mica, espato satinado, brillo de sol, rosa arena ... y su variedad más dura, con un bello lustre, con una masa granular muy fina, utilizado por escultores y decoradores, incluso es nombrado por su inmaculada blancura de alabastro .

Gitología y minerales asociados

El yeso es uno de los sulfatos naturales más comunes, un término importante para los depósitos de evaporita, porque es más abundante que la halita. El mineral se formaría en principio por una espesa sedimentación durante la evaporación de las lagunas de agua de mar aisladas del mar, por la primera cristalización de las sales contenidas en el agua de mar.

Los poderosos lechos de yeso son parte de las rocas sedimentarias salinas, también llamadas rocas evaporíticas. Su preformación de laguna o en playas o playas con orillas oscilantes, propias de ambientes salinos o salobres sobresaturados, parece obvia en un modelo simplista:

Sin embargo, también influyen los vasos filtrantes, las fluctuaciones de temperatura diurnas o estacionales, los posibles lavados raros por inundación. Los depósitos salinos o evaporitas complejas son luego cubiertos por otros sedimentos, en particular limos arcillosos o arcillas o sometidos a otras múltiples influencias geológicas. Es por esto que se forman grandes bloques de concreciones de yeso por diagénesis en arcillas y margas.

El yeso puede perder las moléculas de agua retenidas durante su cristalización desde 42  ° C , o incluso prácticamente desde 33  ° C , para dar lugar a la anhidrita , el cristal anhidro de sulfato de calcio (CaSO 4), que poco a poco se transforma en yeso si vuelve a entrar en contacto con el agua o si baja la temperatura o la presión. La anhidrita puede constituir un método de almacenamiento, luego el depósito que ha llegado a la superficie se transforma en una capa de yeso por hidratación aérea o por impregnación lenta en húmedo.

El yeso formado en gruesas capas de evaporitas (marinas o lacustres) o insertado con mucha frecuencia en rocas sedimentarias se encuentra en presencia de minerales como anhidrita , aragonita , calcita , celestina , dolomita , halita y sulfuros .

El yeso también es un depósito de precipitación bastante común de las aguas termales. El yeso aparece alrededor de los depósitos por sublimación directa de fumarolas, fenómeno asociado en profundidad a los batolitos . También puede tener un origen volcánico, especialmente de fuentes termales.

El yeso de las minas metalíferas, particularmente en áreas de minerales sulfurados sujetos a degradación oxidativa de sulfuros, proviene de vetas hidrotermales nacidas en contacto con plutones graníticos.

El yeso también está presente a veces en algunos meteoritos .

En las zonas desérticas, los depósitos sedimentarios reelaborados por la erosión eólica, con deposición y recuperación por el viento, generan la acumulación gradual de arenas de yeso en impresionantes dunas, a veces compuestas por minerales erosionados casi puros, como en White Sands en Nuevo México. En ocasiones, el viento simplemente difunde los finos cristales, que acaban constituyendo agregados en "rosetas", de colores más o menos pardos o rojizos, muchas veces con núcleos de diversa procedencia en el origen (arenas calcáreas o silíceas, arcillas ...), en lugares de depósitos.

En Francia, aparecen importantes depósitos de yeso entre -250 y -33 millones de años.

Los principales depósitos de yeso, intensamente explotados en la economía contemporánea, son los bancos de rocas evaporíticas, suficientemente poderosas.

Depósitos que producen ejemplares notables

Australia Estados Unidos;Francia Italia Magreb México

Usos y producción

Uso antiguo vinculado a la fácil división de grandes cristales transparentes.

En la antigüedad, en la fabricación de ventanas, en ausencia de vidrio, se utilizaban cristales de yeso particularmente puro, cortados en láminas delgadas transparentes o translúcidas, como atestigua Plinio el Viejo .

Nótese que este uso técnico no es aislado: muchas fuentes antiguas dan fe del uso del yeso como material de construcción y decoración al aire libre, bastante común en las regiones áridas.

Uso actual

Actualmente, el yeso se extrae principalmente para la producción de yeso .

Explotación de yacimientos

Su explotación superó los 60 millones de toneladas en 1980. Alrededor del 75% del yeso explotado se utiliza en la fabricación de "yeso de París".

Producción industrial del mineral

La producción industrial de yeso se realiza mediante la precipitación banal de sulfato de calcio en varios procesos industriales, entre ellos:

Se han realizado numerosos estudios para sustituirlo por el yeso natural, especialmente en la fabricación de placas de yeso . El secado de este último resultó prohibitivo . Sin embargo, la fabricación de la variedad α de hemihidrato de sulfato de calcio , obtenida mediante autoclave en presencia de aditivos minerales, proporciona cristales significativamente más grandes y un secado mucho más económico;

Residuos de yeso

De yeso fosforado o yeso que contiene varios fluorofosfato cálcico impuro, el hierro o el aluminio es el subproducto de la fabricación del ácido ortofosfórico H 3 PO 4 . El proceso de yeso fosforado húmedo comienza con el ataque del fosfato tricálcico por el ácido sulfúrico caliente.

La reacción ideal si el fosfato tricálcico fuera puro sería:

Galería

Galería Francia

Galería mundial

Notas y referencias

  1. La clasificación de minerales elegida es la de Strunz , a excepción de los polimorfos de sílice, que se clasifican entre los silicatos.
  2. masa molecular calculada de "  pesos atómicos de los elementos 2007  " en www.chem.qmul.ac.uk .
  3. yeso, antes llamado yeso o cal natural sulfatado , permite realizar el yeso o realizar todas las yeserías , a menudo decorativas. También se utiliza en la composición de cementos . Su uso de mineral industrial está bien detallado en el artículo homónimo sobre la roca. Las diversas recuperaciones industriales o de fabricación de yeso, que sin embargo dan un mineral que contiene impurezas similares a los minerales en la base de la preparación, se detallan sin embargo en un párrafo anterior.
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  17. Ingenieros Químicos Handbook de Perry , 6 ª  ed. . Una solución de sulfato de calcio anhidro en agua precipita como yeso. Agua pura a 30  ° C puede contener 0,064  g de sulfato de calcio saturada a 30  ° C , 0,063  g a 40  ° C , 0,057  g a 50  ° C , 0,045  g a 70  ° C , 0,031  g a 80  ° C , 0,027  g en 90  ° C , 0.011  g a 100  ° C . El concepto de solubilidad aparece muy diferente según el punto de partida, yeso a disolver o soluto de sulfato de calcio sobresaturado. De hecho, el yeso forma fácilmente soluciones sobresaturadas.
  18. agua con jabón, más o menos espumosa, produce grumos desordenados cuando se vierte y se mezcla con agua selenita.
  19. La simple reacción química no revela en modo alguno el antiguo arte del yesero o la industria del yeso, reseñado en el artículo sobre la roca.
  20. No deben confundirse con rosetas de barita, de la misma forma pero más densas.
  21. Jean-Paul Poirot, Mineralia, Minerales y piedras preciosas del mundo , edición Artemis, Losange 2004, 224 páginas. Esparcir sobre yeso.
  22. Las masas granulares muy finas a veces presentan un ligero color. Cabe señalar que existen variedades de yeso muy puras, pero también formaciones impuras o asociaciones minerales que llevan el mismo nombre que las mencionadas. De donde una perpetua confusión ... Nos referimos aquí a variedades mineralógicas de alta pureza, más raras.
  23. agua de mar hoy en día todavía contiene una media de 1,5  kg de yeso por m³.
  24. Los bancos de yeso acumulados en Ludien en la Cuenca de París están separados por bandas de arcilla y encajados entre margas infra y supra-yeso.
  25. Se detallan, así como la operación de revoque, en el artículo yeso (roca) .
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Ver también

Bibliografía

Artículos relacionados

enlaces externos