石膏加水后为什么会硬化

石膏是我们较熟悉的物质,例如石膏像、粉笔等都是石膏制品。如果有谁骨折了,医生给扎上纱布绷带后,就会取出雪白的石膏粉加水搅拌成泥状,然后抹在绷带外面,不一会石膏泥就变成了硬梆梆的石膏绷带,从而起到固定和保护伤口的作用。我国古代劳动人民早就掌握了石膏的这种特性,常用石膏粉和糯米粉相混,然后加胶水调至糊状,用来粘合砖石。采用石膏砌成的城墙、房屋都十分坚固,有的甚至能一直保存到今天。那么石膏为什么能像水泥那样,加水后会结块变硬呢?这当然和石膏的化学特性有关。

石膏有生石膏、熟石膏和无水石膏三种。生石膏是我国不少地方能开采到的矿物,根据来源的不同和杂质含量的差异,其颜色有白色、粉红色、淡黄色或灰白色之分,是呈透明或半透明状的晶体。生石膏的化学名称叫二水合硫酸钙,即一个硫酸钙可以拉住两个水分子。把生石膏放在电恒温干燥箱里,加热到120°C并保持1至数小时,生石膏就会失去一部分水而变成白色粉状的熟石膏,所以熟石膏又称为石膏粉或烧石膏。熟石膏的化学组分是两个硫酸钙共同拉住一个水分子。在熟石膏里,由于水量不足,所以大量钙离子和硫酸根离子就无法有次序地排列结合在一起。这时,如果按每3克熟石膏加2克水的比例,将二者充分混合,水就会在大量钙离子和硫酸根离子之间“穿线搭桥”,使原来杂乱无状的离子按一定的规则又重新排列起来。当一个个水分子手牵住正离子或负离子时,它们自己也就失去了流动性,而变成石膏的结晶水。于是,熟石膏又变成硬绑绑的生石膏啦!这就是石膏粉加水调成泥状后,会慢慢变硬的道理。在日常生活中,人们正是利用石膏的这一特性,用它来做石膏模型、石膏像、石膏绷带及建筑的粘合剂的。


把变硬的生石膏再次加热脱水,当然还能制成熟石膏。但加热的温度应控制在120°C左右,如果温度升到500°C以上,则石膏会失去全部结晶水而变为无水硫酸钙。无水硫酸钙又称为过烧石膏或无水石膏。一旦成为无水石膏,它就不能再和水作用而回复到熟石膏或生石膏了。