Yeso
| Yeso | |
|---|---|
 | |
| General | |
| Categoría | Minerales de sulfato |
| Fórmula (unidad repetitiva) | CaSO4 · 2H2O |
| Símbolo IMA | Médico general [1] |
| Clasificación de Strunz | 7.CD.40 |
| Sistema de cristal | Monoclínico |
| Clase de cristal | Prismático (2/m) Símbolo HM : (2/m) |
| Grupo espacial | Grupo espacial monoclínico : I 2/a |
| Celda unitaria | a = 5,679(5), b = 15,202(14) c = 6,522(6) Å; β = 118,43°; Z = 4 |
| Identificación | |
| Color | Incoloro (a la luz transmitida) a blanco; a menudo teñido de otros tonos debido a impurezas; puede ser amarillo, tostado, azul, rosa, marrón oscuro, marrón rojizo o gris. |
| Hábito de cristal | Cristales masivos, planos, alargados y generalmente prismáticos. |
| Hermanamiento | Muy común en {110} |
| Escisión | Perfecto en {010}, distinto en {100} |
| Fractura | Concoidea en {100}, astillada paralela a [001] |
| Tenacidad | Flexible, inelástico |
| Dureza en la escala de Mohs | 1.5–2 (mineral definitorio para 2) |
| Lustre | Vítreo a sedoso, perlado o ceroso. |
| Racha | Blanco |
| Diafanidad | Transparente a translúcido |
| Peso específico | 2.31–2.33 |
| Propiedades ópticas | Biaxial (+) |
| Índice de refracción | n α = 1,519–1,521 n β = 1,522–1,523 n γ = 1,529–1,530 |
| Birrefringencia | δ = 0,010 |
| Pleocroísmo | Ninguno |
| Ángulo de 2 V | 58° |
| Fusibilidad | 5 |
| Solubilidad | HCl caliente diluido |
| Referencias | [2] [3] [4] |
| Variedades principales | |
| Mástil de satén | Masas fibrosas y perladas |
| Selenita | Cristales transparentes y laminados. |
| Alabastro | De grano fino, ligeramente coloreado. |
El yeso es un mineral de sulfato blando compuesto de sulfato de calcio dihidrato , con la fórmula química CaSO4 · 2H2O . [4] Se extrae ampliamente y se utiliza como fertilizante y como componente principal en muchas formas de yeso , paneles de yeso y tiza para pizarra o acera . [5] [6] [7] [8] El yeso también cristaliza como cristales translúcidos de selenita . Se forma como un mineral de evaporita y como un producto de hidratación de anhidrita . La escala de dureza mineral de Mohs define al yeso como un valor de dureza 2 basado en la comparación de dureza al rayado .
Las formas de yeso de grano fino, blancas o ligeramente teñidas, conocidas como alabastro, se han utilizado para esculturas en muchas culturas, incluido el Antiguo Egipto , Mesopotamia , la Antigua Roma , el Imperio bizantino y los alabastros de Nottingham de la Inglaterra medieval .
Etimología e historia
La palabra yeso se deriva de la palabra griega γύψος ( gypsos ), "yeso". [9] Debido a que las canteras del distrito de Montmartre de París han proporcionado durante mucho tiempo yeso cocido ( yeso calcinado ) utilizado para diversos fines, este yeso deshidratado se conoció como yeso de París . Al agregar agua, después de unas pocas docenas de minutos, el yeso de París se convierte nuevamente en yeso regular (dihidrato), lo que hace que el material se endurezca o "fragúe" de maneras que son útiles para la fundición y la construcción. [10]
El yeso era conocido en inglés antiguo como spærstān , "piedra de lanza", en referencia a sus proyecciones cristalinas. Por lo tanto, la palabra spar en mineralogía, en comparación con yeso, se refiere a cualquier mineral o cristal que no sea mena y que se forma en proyecciones con forma de lanza. A mediados del siglo XVIII, el clérigo y agricultor alemán Johann Friderich Mayer investigó y difundió el uso del yeso como fertilizante. [11] El yeso puede actuar como una fuente de azufre para el crecimiento de las plantas y, a principios del siglo XIX, se lo consideraba un fertilizante casi milagroso. Los agricultores estadounidenses estaban tan ansiosos por adquirirlo que se desarrolló un activo comercio de contrabando con Nueva Escocia, lo que resultó en la llamada "Guerra del Yeso" de 1820. [12]
Propiedades físicas
El yeso es moderadamente soluble en agua (~2,0–2,5 g/L a 25 °C) [13] y, a diferencia de la mayoría de las demás sales, presenta solubilidad retrógrada, volviéndose menos soluble a temperaturas más altas. Cuando el yeso se calienta al aire, pierde agua y se convierte primero en sulfato de calcio hemihidrato ( bassanita , a menudo simplemente llamada "yeso") y, si se calienta más, en sulfato de calcio anhidro ( anhidrita ). Al igual que con la anhidrita , la solubilidad del yeso en soluciones salinas y en salmueras también depende en gran medida de la concentración de cloruro de sodio (sal de mesa común). [13]
La estructura del yeso consta de capas de calcio (Ca 2+ ) y sulfato ( SO2−4) iones fuertemente unidos entre sí. Estas capas están unidas por láminas de moléculas de agua aniónicas a través de enlaces de hidrógeno más débiles , lo que le da al cristal una división perfecta a lo largo de las láminas (en el plano {010}). [4] [14]
Variedades de cristales
El yeso se presenta en la naturaleza en forma de cristales aplanados y a menudo maclados , y en masas transparentes y clivables llamadas selenito . El selenito no contiene una cantidad significativa de selenio ; más bien, ambas sustancias recibieron su nombre de la antigua palabra griega que designaba a la Luna .
La selenita también puede presentarse en forma sedosa y fibrosa, en cuyo caso se la denomina comúnmente "espato satinado". Por último, también puede ser granular o bastante compacta. En muestras del tamaño de una mano, puede ser desde transparente hasta opaca. Una variedad de yeso de grano muy fino, blanca o ligeramente teñida, llamada alabastro , es apreciada para trabajos ornamentales de varios tipos. En áreas áridas, el yeso puede presentarse en forma de flor, típicamente opaca, con granos de arena incrustados llamados rosa del desierto . También forma algunos de los cristales más grandes que se encuentran en la naturaleza, de hasta 12 m (39 pies) de largo, en forma de selenita. [15]
Aparición
El yeso es un mineral común, con gruesos y extensos lechos de evaporita en asociación con rocas sedimentarias . Se sabe que los depósitos ocurren en estratos desde el eón Arcaico . [16] El yeso se deposita a partir de agua de lago y mar, así como en fuentes termales , de vapores volcánicos y soluciones de sulfato en vetas . La anhidrita hidrotermal en vetas se hidrata comúnmente a yeso por el agua subterránea en exposiciones cercanas a la superficie. A menudo se asocia con los minerales halita y azufre . El yeso es el mineral de sulfato más común. [17] El yeso puro es blanco, pero otras sustancias que se encuentran como impurezas pueden dar una amplia gama de colores a los depósitos locales.
Debido a que el yeso se disuelve con el tiempo en el agua, rara vez se encuentra en forma de arena. Sin embargo, las condiciones únicas del Parque Nacional White Sands en el estado de Nuevo México , Estados Unidos, han creado una extensión de 710 km2 ( 270 millas cuadradas) de arena de yeso blanco, suficiente para abastecer a la industria de la construcción estadounidense con paneles de yeso durante 1000 años. [18] La explotación comercial del área, a la que se opusieron firmemente los residentes de la zona, se impidió de forma permanente en 1933 cuando el presidente Herbert Hoover declaró las dunas de yeso como monumento nacional protegido .
El yeso también se forma como subproducto de la oxidación de sulfuro , entre otros por oxidación de pirita , cuando el ácido sulfúrico generado reacciona con carbonato de calcio . Su presencia indica condiciones oxidantes. En condiciones reductoras, los sulfatos que contiene pueden reducirse nuevamente a sulfuro por bacterias reductoras de sulfato . Esto puede conducir a la acumulación de azufre elemental en formaciones que contienen petróleo, [19] como domos de sal, [20] donde se puede extraer utilizando el proceso Frasch [21]. Las centrales eléctricas que queman carbón con desulfurización de gases de combustión producen grandes cantidades de yeso como subproducto de los depuradores.
Las imágenes orbitales del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) han indicado la existencia de dunas de yeso en la región polar norte de Marte, [22] que luego fueron confirmadas a nivel del suelo por el Mars Exploration Rover (MER) Opportunity . [23]
- Grandes cristales de yeso en el "salón de baile con candelabros" de la cueva de Lechuguilla
- Cristales de yeso en la Cueva de los Cristales en México (persona en la parte inferior derecha para escala)
- Cristales de yeso formados a medida que el agua se evaporaba en el lago Lucero , Parque Nacional White Sands
- Vetas de yeso en los limos/margas de Tea Green y Grey Marls, Blue Anchor , Somerset , Reino Unido
- Vetas de yeso en el parque estatal y sendero Caprock Canyons , Texas
- Dunas formadas por pequeños cristales de yeso, Parque Nacional White Sands
Minería
| País | Producción | Reservas |
|---|---|---|
| Porcelana | 132.000 | — |
| Irán | 22.000 | 1.600 |
| Tailandia | 12.500 | — |
| Estados Unidos | 11.500 | 700.000 |
| Pavo | 10.000 | — |
| España | 6.400 | — |
| México | 5.300 | — |
| Japón | 5.000 | — |
| Rusia | 4.500 | — |
| Italia | 4.100 | — |
| India | 3.500 | 39.000 |
| Australia | 3.500 | — |
| Omán | 3.500 | — |
| Brasil | 3.300 | 290.000 |
| Francia | 3.300 | — |
| Canadá | 2.700 | 450.000 |
| Arabia Saudita | 2.400 | — |
| Argelia | 2.200 | — |
| Alemania | 1.800 | 450.000 |
| Argentina | 1.400 | — |
| Pakistán | 1.300 | — |
| Reino Unido | 1.200 | 55.000 |
| Otros países | 15.000 | — |
| Total mundial | 258.000 | — |
Se encuentran cantidades comerciales de yeso en las ciudades de Araripina y Grajaú en Brasil; en Pakistán, Jamaica, Irán (segundo mayor productor mundial), Tailandia, España (el principal productor en Europa), Alemania, Italia, Inglaterra, Irlanda, Canadá [25] y los Estados Unidos. Grandes canteras a cielo abierto se encuentran en muchos lugares, incluyendo Fort Dodge, Iowa , que se encuentra en uno de los mayores depósitos de yeso del mundo, [26] y Plaster City, California , Estados Unidos, y East Kutai , Kalimantan , Indonesia. También existen varias minas pequeñas en lugares como Kalannie en Australia Occidental , donde el yeso se vende a compradores privados para adiciones de calcio y azufre, así como para reducir las toxicidades del aluminio en el suelo para fines agrícolas.
En las cuevas de la mina de Naica en Chihuahua , México, se han encontrado cristales de yeso de hasta 11 m de largo . Los cristales prosperaron en el entorno natural extremadamente raro y estable de la cueva. Las temperaturas se mantuvieron en 58 °C y la cueva estaba llena de agua rica en minerales que impulsó el crecimiento de los cristales. El más grande de esos cristales pesa 55 toneladas y tiene alrededor de 500.000 años. [27]
- Cristales de yeso dorado de Winnipeg
Síntesis
El yeso sintético se produce como desecho o subproducto en una variedad de procesos industriales.
Desulfurización
El yeso de desulfuración de gases de combustión (FGDG) se recupera en algunas centrales eléctricas de carbón. Los principales contaminantes son Mg, K, Cl, F, B, Al, Fe, Si y Se. Proceden tanto de la piedra caliza utilizada en la desulfuración como del carbón quemado. Este producto es lo suficientemente puro como para reemplazar al yeso natural en una amplia variedad de campos, incluidos los paneles de yeso, el tratamiento del agua y los retardadores de fraguado del cemento. Las mejoras en la desulfuración de gases de combustión han reducido en gran medida la cantidad de elementos tóxicos presentes. [28]
Desalinización
El yeso se precipita sobre las membranas de agua salobre , un fenómeno conocido como incrustaciones de sal mineral , como durante la desalinización de agua salobre con altas concentraciones de calcio y sulfato . Las incrustaciones disminuyen la vida útil y la productividad de la membrana. [29] Este es uno de los principales obstáculos en los procesos de desalinización de membranas de agua salobre, como la ósmosis inversa o la nanofiltración . Otras formas de incrustaciones, como las incrustaciones de calcita , dependiendo de la fuente de agua, también pueden ser consideraciones importantes en la destilación , así como en los intercambiadores de calor , donde la solubilidad o la concentración de la sal pueden cambiar rápidamente.
Un nuevo estudio ha sugerido que la formación de yeso comienza como pequeños cristales de un mineral llamado bassanita (2CaSO 4 ·H 2 O). [30] Este proceso ocurre a través de una vía de tres etapas:
- nucleación homogénea de bassanita nanocristalina;
- autoensamblaje de bassanita en agregados, y
- Transformación de bassanita en yeso.
Residuos de refinería
La producción de fertilizantes fosfatados requiere la descomposición de la roca fosfórica que contiene calcio con ácido, lo que produce un residuo de sulfato de calcio conocido como yeso fosfórico (PG). Esta forma de yeso está contaminada por impurezas que se encuentran en la roca, a saber , fluoruro , sílice , elementos radiactivos como el radio y elementos metálicos pesados como el cadmio . [31] De manera similar, la producción de dióxido de titanio produce yeso de titanio (TG) debido a la neutralización del exceso de ácido con cal . El producto está contaminado con sílice, fluoruros, materias orgánicas y álcalis. [32]
En muchos casos, las impurezas presentes en los residuos de yeso de las refinerías han impedido que se utilicen como yeso normal en sectores como la construcción. Como resultado, los residuos de yeso se almacenan en pilas indefinidamente, con un riesgo significativo de que sus contaminantes se filtren al agua y al suelo. [31] Para reducir la acumulación y, en última instancia, limpiar estas pilas, se están realizando investigaciones para encontrar más aplicaciones para estos productos de desecho. [32]
Seguridad laboral
| Escuadra de seguridad NFPA 704 | |
|---|---|
Yeso |
Las personas pueden estar expuestas al yeso en el lugar de trabajo al inhalarlo, por contacto con la piel y con los ojos. El sulfato de calcio en sí no es tóxico e incluso está aprobado como aditivo alimentario, [34] pero, como yeso en polvo, puede irritar la piel y las membranas mucosas. [35]
Estados Unidos
La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal ( límite de exposición permisible ) para la exposición al yeso en el lugar de trabajo como TWA 15 mg/m 3 para la exposición total y TWA 5 mg/m 3 para la exposición respiratoria durante una jornada laboral de ocho horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de TWA 10 mg/m 3 para la exposición total y TWA 5 mg/m 3 para la exposición respiratoria durante una jornada laboral de ocho horas. [35]
Usos
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El yeso se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones:
Industria de la construcción
- Las placas de yeso [36] se utilizan principalmente como acabado de paredes y techos, y en la construcción se las conoce como placas de yeso, "sheetrock" o paneles de yeso. El yeso proporciona un grado de resistencia al fuego a estos materiales, y se añaden fibras de vidrio a su composición para acentuar este efecto. El yeso tiene una conductividad térmica insignificante, lo que le confiere algunas propiedades aislantes. [37]
- Los bloques de yeso se utilizan como bloques de hormigón en la construcción.
- El mortero de yeso es un mortero antiguo utilizado en la construcción.
- Un componente del cemento Portland que se utiliza para evitar el fraguado repentino (endurecimiento demasiado rápido) del hormigón .
- Un sustituto de la madera en el mundo antiguo: por ejemplo, cuando la madera empezó a escasear debido a la deforestación en la Creta de la Edad de Bronce , se empleó yeso en la construcción de edificios en lugares donde anteriormente se utilizaba madera. [38]
Agricultura
- Fertilizantes : A finales del siglo XVIII y principios del XIX, el yeso de Nueva Escocia, a menudo denominado yeso, era un fertilizante muy buscado para los campos de trigo en los Estados Unidos. [39] El yeso proporciona dos de los macronutrientes secundarios de las plantas , calcio y azufre. A diferencia de la piedra caliza, generalmente no afecta el pH del suelo. [40]
- Recuperación de suelos salinos , independientemente del pH. Cuando se añade yeso a un suelo sódico (salino) y ácido , la forma altamente soluble del boro ( metaborato de sodio ) se convierte en metaborato de calcio, menos soluble. El porcentaje de sodio intercambiable también se reduce con la aplicación de yeso. [41] [42] La planta de Zuiderzee utiliza yeso para la tierra recuperada. [43]
- Otros usos como acondicionador de suelos : el yeso reduce la toxicidad del aluminio y el boro en suelos ácidos. También mejora la estructura del suelo, la absorción de agua y la aireación. [40]
- Monitoreo del potencial hídrico del suelo : se puede insertar un bloque de yeso en el suelo y medir su resistencia eléctrica para obtener la humedad del suelo. [44]
Modelado, escultura y arte
- Yeso para moldes de fundición y modelado.
- Como alabastro , un material para esculturas, se utilizó especialmente en el mundo antiguo antes de que se desarrollara el acero, cuando su relativa suavidad lo hacía mucho más fácil de tallar. [45] Durante la Edad Media y el Renacimiento , se prefería incluso al mármol . [46]
- En el período medieval, los escribas e iluminadores lo usaban como ingrediente del yeso , que se aplicaba a las letras iluminadas y se doraba con oro en los manuscritos iluminados. [47]
Comida y bebida
- Un coagulante del tofu (cuajada de soja), lo que lo convierte en una fuente importante de calcio dietético . [48]
- Adición de dureza al agua utilizada para elaborar cerveza . [49]
- Se utiliza en panadería como acondicionador de masa, reduciendo la pegajosidad y como fuente de calcio dietético en productos horneados. [50] El componente principal del alimento de levadura mineral. [51]
- Se utiliza en el cultivo de hongos para evitar que los granos se aglomeren.
Medicina y cosmética
- Yeso para férulas quirúrgicas. [52]
- Yesos para impresión en odontología. [53]
Otro
- Una alternativa al óxido de hierro en algunas mezclas de termita. [54]
- Las pruebas han demostrado que el yeso se puede utilizar para eliminar contaminantes como el plomo [55] o el arsénico [56] [57] de las aguas contaminadas.
Galería
- Ejemplares de yeso inusuales de todo el mundo
- Cristales de yeso verde de la laguna Pernatty, monte Gunson, Australia del Sur : su color verde se debe a la presencia de iones de cobre .
- Yeso de selenita inusual del río Rojo , Winnipeg, Manitoba, Canadá
- Yeso clásico de "cuerno de carnero" de Santa Eulalia, Chihuahua , México, 7,5×4,3×3,8 cm
- Rosa del desierto , 47 cm de largo
- Yeso de la laguna Pernatty, monte Gunson, área de la plataforma Stuart, cordillera Andamooka, área del lago Torrens, Australia del Sur, Australia
- Yeso con cobre nativo cristalino en su interior
- Yeso de Swan Hill, Victoria, Australia. La coloración se debe al óxido de cobre.
- Cristal transparente en forma de "espada romana" de forma entrelazada. Fuentes de Ebro, Zaragoza (España)
- Cristales de yeso de color rojo cereza brillante de 2,5 cm de altura coloreados por ricas inclusiones del raro mineral botriógeno.
- Yeso de Naica, Mun. de Saucillo, Chihuahua, México
- Gema de color dorado, cristales maclados de yeso en forma de "cola de pez" que se asientan sobre una "bola" de yeso que se compone de varios cristales de una sola hoja.
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Véase también
Referencias
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- Mayer, Johann Friedrich (1768). Lehre vom Gyps als vorzueglich guten Dung zu allen Erd-Gewaechsen auf Aeckern und Wiesen , Hopfen- und Weinbergen [Instrucción sobre el yeso como buen abono ideal para todo lo que se cultiva en el suelo en campos y pastos, campos de lúpulo y viñedos ] (en alemán) . Anspach, (Alemania): Jacob Christoph Posch.
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Enlaces externos
- Datos de WebMineral
- Galerías minerales – yeso
- CDC – Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
- . Encyclopædia Britannica (11ª ed.). 1911.
- . La Cyclopaedia americana . 1879.
