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Calcium sulfate

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1785: 1197:≤ 0.8. Temperatures between 100 and 150 °C (212–302 °F) are required to drive off the water within its structure. The details of the temperature and time depend on ambient humidity. Temperatures as high as 170 °C (338 °F) are used in industrial calcination, but at these temperatures γ-anhydrite begins to form. The heat energy delivered to the gypsum at this time (the heat of hydration) tends to go into driving off water (as water vapor) rather than increasing the temperature of the mineral, which rises slowly until the water is gone, then increases more rapidly. The equation for the partial dehydration is: 418: 235: 36: 735: 1001: 27: 921: 1462: 1292:. In contrast to most minerals, which when rehydrated simply form liquid or semi-liquid pastes, or remain powdery, calcined gypsum has an unusual property: when mixed with water at normal (ambient) temperatures, it quickly reverts chemically to the preferred dihydrate form, while physically "setting" to form a rigid and relatively strong gypsum crystal lattice: 740: 1452:
Calcium sulfate has a long history of use in dentistry. It has been used in bone regeneration as a graft material and graft binder (or extender) and as a barrier in guided bone tissue regeneration. It is a biocompatible material and is completely resorbed following implantation. It does not evoke a
738: 2311:
COMMONWEALTH OF AUSTRALIA. DEPARTMENT OF SUPPLY AND SHIPPING. BUREAU OF MINERAL RESOURCES GEOLOGY AND GEOPHYSICS. REPORT NO.1949/44 (Geol. Ser. No. 27) by E.K. Sturmfels THE PRODUCTION OF SULPHURIC ACID AND PORTLAND CEMENT FROM CALCIUM SULPHATE AND ALUMINIUM
1363:), sticks (for blackboard chalk), and molds (to immobilize broken bones, or for metal casting). Mixed with polymers, it has been used as a bone repair cement. Small amounts of calcined gypsum are added to earth to create strong structures directly from 1401:
The variable composition of the hemihydrate and γ-anhydrite, and their easy inter-conversion, is due to their nearly identical crystal structures containing "channels" that can accommodate variable amounts of water, or other small molecules such as
1268:, conferring fire resistance to residential and other structures. In a fire, the structure behind a sheet of drywall will remain relatively cool as water is lost from the gypsum, thus preventing (or substantially retarding) damage to the 1371:(which loses its strength when wet). The conditions of dehydration can be changed to adjust the porosity of the hemihydrate, resulting in the so-called α- and β-hemihydrates (which are more or less chemically identical). 1796:
and their solubility increases with temperature.The retrograde solubility of calcium sulfate is also responsible for its precipitation in the hottest zone of heating systems and for its contribution to the formation of
1429:, it is permitted in cheese and related cheese products; cereal flours; bakery products; frozen desserts; artificial sweeteners for jelly & preserves; condiment vegetables; and condiment tomatoes and some candies. 1745:
These precipitation processes tend to concentrate radioactive elements in the calcium sulfate product. This issue is particular with the phosphate by-product, since phosphate ores naturally contain
739: 4358: 4045: 4014: 6232: 4034: 5431: 5227: 4954: 741: 5222: 4741: 4709: 4654: 4281: 4269: 5541: 4919: 4579: 6216: 5986: 4907: 4895: 4826: 4693: 4670: 4427: 4247: 4061: 1792:
The solubility of calcium sulfate decreases as temperature increases. This behaviour ("retrograde solubility") is uncommon: dissolution of most of the salts is
6082: 6070: 4857: 4789: 4757: 4725: 4478: 4342: 1776:
deposits in industrial heat exchangers, because its solubility decreases with increasing temperature (see the specific section on the retrograde solubility).
5970: 5055: 4935: 4842: 4773: 4335: 4308: 3869: 3846: 1991: 785: 5200: 4323: 4301: 5245: 4381: 5479: 4450: 934: 5897: 4147: 5266: 2391: 763: 1635:. These may be extracted by open-cast quarrying or by deep mining. World production of natural gypsum is around 127 million tonnes per annum. 1769:
or the separation of uranium can be mandated by environmental legislation and its sale is used to recover part of the cost of the process.
467: 2453: 1390:= 0 to 0.05) is produced. γ-Anhydrite reacts slowly with water to return to the dihydrate state, a property exploited in some commercial 1284:
at high temperatures) and consequent structural collapse. But at higher temperatures, calcium sulfate will release oxygen and act as an
5013: 1004:
Structure of the hemihydrate of calcium sulfate reveals a dense network of Ca-O-S bonds. Color code: red (O), green (Ca), orange (S).
124: 2162: 2405: 1650:
and other processes (e.g. cement manufacture) are scrubbed to reduce their sulfur dioxide content, by injecting finely ground
1965: 690: 929: 1008:
The compound exists in three levels of hydration corresponding to different crystallographic structures and to minerals:
2129: 3325: 2264: 2352: 2116: 1441: 988:. It has many uses in industry. All forms are white solids that are poorly soluble in water. Calcium sulfate causes 432: 1398:
is formed. Natural anhydrite does not react with water, even over geological timescales, unless very finely ground.
2406:"Brazil plans uranium-phosphate extraction plant in Santa Quitéria : Uranium & Fuel - World Nuclear News" 941: 35: 2446: 749: 6290: 5006: 2004:
Franz Wirsching "Calcium Sulfate" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012 Wiley-VCH, Weinheim.
2322: 3903: 1161:
and hardens as crystalline calcium sulfate dihydrate. It is also convenient that calcium sulfate is poorly
359: 230: 172: 6295: 396: 1704:, calcium phosphate is treated with sulfuric acid and calcium sulfate precipitates. The product, called 1359:
and is responsible for the ease with which gypsum can be cast into various shapes including sheets (for
6270: 2439: 809: 796: 608: 1895: 1638:
In addition to natural sources, calcium sulfate is produced as a by-product in a number of processes:
4999: 4622: 3957: 3091: 1765:. Extraction of uranium from phosphorus ores can be economical on its own depending on prices on the 1647: 242: 1784: 6034: 4228: 3526: 1875: 1643: 413: 6285: 5872: 5423: 5254: 3557: 3303: 1289: 1028: 629: 6166: 6153: 6098: 4805: 4638: 3318: 3229: 2723: 1269: 666: 572: 2234: 1394:. On heating above 250 °C, the completely anhydrous form called β-anhydrite or "natural" 6148: 6114: 5808: 5717: 5614: 5581: 5557: 5529: 5384: 5362: 5339: 5210: 5178: 4089: 4002: 3808: 3792: 3762: 3673: 3621: 3542: 2913: 2780: 2764: 2718: 2310: 1469:
When sold at the anhydrous state as a desiccant with a color-indicating agent under the name
1374:
On heating to 180 °C (356 °F), the nearly water-free form, called γ-anhydrite (CaSO
2344: 2288: 1444:
knows it as a firming agent, a flour treatment agent, a sequestrant, and a leavening agent.
5709: 5693: 5589: 5569: 5501: 5452: 5439: 5354: 5278: 5146: 5079: 4686: 4485: 4462: 4073: 3785: 3755: 3277: 2952: 2925: 2872: 2740: 2500: 2030: 1910: 1741:
Calcium sulfate can also be recovered and re-used from scrap drywall at construction sites.
384: 376: 368: 192: 100: 92: 84: 8: 6280: 6187: 6002: 5729: 5673: 5517: 5509: 5474: 5464: 5444: 5370: 5318: 5305: 5291: 4872: 4595: 4416: 4408: 4124: 3713: 3193: 3128: 2860: 2756: 2572: 2520: 2421: 1843: 1474: 1453:
significant host response and creates a calcium-rich milieu in the area of implantation.
840: 74: 2034: 1914: 417: 234: 152: 144: 6241: 5950: 5653: 5484: 5398: 5240: 5067: 4610: 4397: 4108: 3885: 3862: 3839: 3245: 3108: 3031: 2877: 1943:
D.R. Linde (ed.) "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 83rd Edition, CRC Press, 2002
1926: 1870: 1798: 1165:
in water and does not readily dissolve in contact with water after its solidification.
1153:. These applications exploit the fact that calcium sulfate which has been powdered and 1083: 989: 6275: 6062: 6010: 5905: 5737: 5701: 5685: 5492: 5469: 5349: 5330: 5166: 5141: 5112: 5043: 4193: 3976: 3892: 3823: 3702: 3640: 3606: 3598: 3509: 3472: 3404: 3311: 3213: 3169: 3148: 2852: 2844: 2706: 2622: 2601: 2462: 2373: 2348: 2246: 2238: 2199: 2112: 1961: 1930: 1806: 1788:
Temperature dependence of the solubility of calcium sulfate (3 phases) in pure water.
1731: 1712: 1685: 1158: 1134:. Specific hemihydrates are sometimes distinguished: α-hemihydrate and β-hemihydrate. 887: 864: 860: 834: 647: 2056:
Cole, W.F.; Lancucki, C.J. (1974). "A refinement of the crystal structure of gypsum
5800: 5792: 5665: 5415: 5410: 5296: 5158: 5022: 4443: 4374: 4159: 3964: 3941: 3816: 3731: 3692: 3590: 3569: 3549: 3492: 3261: 3051: 2972: 2964: 2885: 2801: 2796: 2646: 2593: 2508: 2492: 2484: 2340: 2299: 2230: 2189: 2087: 2038: 2005: 1918: 1716: 1513: 1506: 1178: 1173:
With judicious heating, gypsum converts to the partially dehydrated mineral called
1131: 981: 899: 883: 560: 490: 52: 2021:
Morikawa, H.; Minato, I.; Tomita, T.; Iwai, S. (1975). "Anhydrite: A refinement".
329: 6143: 6054: 5958: 5816: 5784: 5776: 5344: 5313: 5195: 5190: 5103: 4217: 4140: 4116: 3986: 3919: 3777: 3747: 3684: 3662: 3479: 3390: 3067: 3015: 3003: 2991: 2836: 2828: 2694: 2682: 2662: 2614: 2609: 2540: 2532: 2476: 1697: 1689: 1285: 276: 2392:"Uranium from Phosphates | Phosphorite Uranium - World Nuclear Association" 1860: 6046: 6022: 5930: 5832: 5768: 5375: 5205: 5136: 4883: 4508: 4236: 4204: 4178: 4097: 3579: 3437: 2897: 2560: 2552: 1814: 1766: 1498: 912: 868: 2426: 2091: 2042: 1987: 1922: 6264: 5844: 5124: 3448: 3414: 3365: 2674: 2588: 2242: 2203: 2137: 2009: 1865: 1750: 1705: 1502: 1486: 549: 268: 223: 2218: 5232: 3911: 2250: 1762: 1727: 1415: 653: 1473:, it appears blue (anhydrous) or pink (hydrated) due to impregnation with 762: 6135: 3430: 1793: 1261: 1154: 775: 748: 212: 2194: 2177: 1810: 1754: 1364: 1356: 1273: 1162: 755: 594: 505: 243: 183: 2377: 2369: 2178:"Effect of Calcium Carbonate and Calcium Sulphate on Bone Development" 6203: 5760: 5393: 5035: 1837: 1832: 1651: 1632: 1628: 1395: 1391: 1174: 1127: 1024: 977: 973: 969: 877: 2431: 1489:
were produced from anhydrous calcium sulfate. Upon being mixed with
1144: 911:
Except where otherwise noted, data are given for materials in their
6174: 4991: 1758: 1470: 1433: 1403: 1149:
The main use of calcium sulfate is to produce plaster of Paris and
995: 721: 598: 303: 296: 260: 203: 56: 3333: 2176:
Titus, Harry W.; McNally, Edmund; Hilberg, Frank C. (1933-01-01).
1985: 123: 5922: 5889: 5091: 5030: 3649: 3335: 1773: 1746: 1701: 1360: 1265: 965: 756: 537: 315: 1708:
is often contaminated with impurities making its use uneconomic.
5645: 5283: 1855: 1802: 1735: 1624: 1510: 1150: 1079: 985: 903: 163: 60: 2217:
Thomas, Mark V.; Puleo, David A.; Al-Sabbagh, Mohanad (2005).
26: 5856: 5755: 2335:
Speight, James G. (2000). "Fuels, Synthetic, Gaseous Fuels".
1849: 1719:
is treated with sulfuric acid, precipitating calcium sulfate.
1490: 1368: 1281: 340: 135: 113: 1623:
The main sources of calcium sulfate are naturally occurring
1264:
property of this reaction is relevant to the performance of
401: 1723: 1494: 1461: 1419: 1277: 822: 527: 287: 1820:
degasses from hot water or can escape out of the system.
1426: 1027:): anhydrous state. The structure is related to that of 854: 2367: 2020: 1545:
Some component reactions pertaining to calcium sulfate:
1000: 554:
1,460 °C (2,660 °F; 1,730 K) (anhydrous)
1168: 2216: 1992:
National Institute for Occupational Safety and Health
441:
InChI=1S/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2
261: 451:
InChI=1/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2
2175: 2368:Wang, R. D.; Field, L. A.; Gillet d'Auriac, F. S. 2163:"Compound Summary for CID 24497 - Calcium Sulfate" 1955: 2293: 960:) is the inorganic compound with the formula CaSO 6262: 2223:Journal of Long-Term Effects of Medical Implants 1893: 1692:, which oxidizes on storage to calcium sulfate. 996:Hydration states and crystallographic structures 328: 2337:Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 1497:, and roasted at 1400°C, the sulfate liberates 737: 99: 91: 83: 1772:Calcium sulfate is also a common component of 984:, and another occurs naturally as the mineral 5007: 3319: 2447: 2136:. Sanlinx Inc. 31 August 2015. Archived from 1631:, which occur at many locations worldwide as 2055: 1618: 980:. One particular hydrate is better known as 1480: 1477:, which functions as a moisture indicator. 1414:The calcium sulfate hydrates are used as a 5014: 5000: 3326: 3312: 2454: 2440: 2370:"Recovery of uranium from phosphate rocks" 1485:Up to the 1970s, commercial quantities of 416: 233: 191: 2235:10.1615/jlongtermeffmedimplants.v15.i6.30 2193: 1960:. Houghton Mifflin Company. p. A21. 1894:Lebedev, A. L.; Kosorukov, V. L. (2017). 383: 375: 367: 1986:NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. 1783: 1460: 999: 2422:International Chemical Safety Card 1215 2345:10.1002/0471238961.0701190519160509.a01 2334: 1998: 1734:to co-precipitate heavy metals such as 816:TWA 10 mg/m (total) TWA 5 mg/m (resp) 803:TWA 15 mg/m (total) TWA 5 mg/m (resp) 566:0.26 g/100ml at 25 °C (dihydrate) 514:172.172 g/mol (dihydrate) 412: 211: 6263: 3379: 2427:NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 1981: 1979: 1977: 224: 4995: 4568: 3307: 2461: 2435: 2265:"Biphasic Calcium Sulfate - Overview" 2157: 2155: 444:Key: OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 171: 151: 143: 5021: 1951: 1949: 1896:"Gypsum Solubility in Water at 25°C" 1684:Related sulfur-trapping methods use 1181:. This material has the formula CaSO 2103: 2101: 1974: 1169:Hydration and dehydration reactions 454:Key: OSGAYBCDTDRGGQ-NUQVWONBAU 318: 302: 295: 13: 2152: 1054:is tetrahedral, O is 3-coordinate. 733: 16:Laboratory and industrial chemical 14: 6307: 2415: 1946: 2098: 2080:Acta Crystallographica Section B 2023:Acta Crystallographica Section B 1805:along with the precipitation of 1409: 919: 34: 25: 2398: 2384: 2361: 2328: 2316: 2304: 2282: 2257: 2210: 2169: 1280:members or loss of strength of 915:(at 25 °C , 100 kPa). 2122: 2049: 2014: 1937: 1887: 1130:): hemihydrate, also known as 1: 1881: 1779: 1505:. The reaction also produces 790:(US health exposure limits): 603:slightly soluble (dihydrate) 1688:and some produces an impure 1456: 1447: 1157:forms a moldable paste upon 7: 2219:"Calcium sulfate: a review" 1956:Zumdahl, Steven S. (2009). 1829:Calcium sulfate (data page) 1823: 1288:. This property is used in 512:145.15 g/mol (hemihydrate) 351:(dihydrate): MG2360000 10: 6312: 4570: 1958:Chemical Principles 6th Ed 1903:Geochemistry International 1648:fossil-fuel power stations 1142: 586:4.93 × 10 molL (anhydrous) 6165: 6134: 5921: 5888: 5753: 5643: 5029: 3381: 3357: 3334:Compounds containing the 2984: 2945: 2821: 2655: 2581: 2469: 2092:10.1107/S0567740874004055 2043:10.1107/S0567740875007145 1923:10.1134/S0016702917010062 1619:Production and occurrence 909: 846: 784: 715: 659: 640: 483: 463: 428: 269:(acidity regulators, ...) 67: 47: 42: 33: 24: 2010:10.1002/14356007.a04_555 1876:Flue-gas desulfurization 1644:flue-gas desulfurization 1481:Sulfuric acid production 510:136.14 g/mol (anhydrous) 2470:Hydrogen & halogens 2289:Whitehaven Cement Plant 1343:O   →   CaSO 1138: 1029:zirconium orthosilicate 976:form), it is used as a 630:Magnetic susceptibility 2130:"About tofu coagulant" 1789: 1466: 1465:The desiccant Drierite 1209:O   →   CaSO 1005: 744: 544:2.32 g/cm (dihydrate) 542:2.96 g/cm (anhydrous) 6291:Pyrotechnic colorants 2107:Taylor H.F.W. (1990) 1787: 1711:In the production of 1696:In the production of 1646:, exhaust gases from 1464: 1003: 743: 588:3.14 × 10 (dihydrate) 2134:www.soymilkmaker.com 1813:also decreases when 1590:+ CaS → 4 CaO + 4 SO 1501:gas, a precursor to 1418:in products such as 1367:, an alternative to 726:(fire diamond) 374:(hemihydrate): 90:(hemihydrate): 2035:1975AcCrB..31.2164M 1915:2017GeocI..55..205L 1852:(calcium carbonate) 1844:Bathybius haeckelii 1722:In the refining of 1475:cobalt(II) chloride 1432:It is known in the 968:. In the form of γ- 561:Solubility in water 21: 6296:E-number additives 2269:Augma Biomaterials 2195:10.3382/ps.0120005 2111:. 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Index


Calcium sulfate hemihydrate
Plaster of Paris
Drierite
Gypsum
CAS Number
7778-18-9
10034-76-1
10101-41-4
JSmol
Interactive image
ChEBI
CHEBI:31346
CHEBI:32583
ChEMBL
ChEMBL2106140
ChemSpider
22905
DrugBank
DB15533
ECHA InfoCard
100.029.000
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EC Number
E number
(acidity regulators, ...)
Gmelin Reference
KEGG
C13194
D09201

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