Le sulfate de calcium est un sel présent en abondance dans l’environnement naturel et apparaît également comme un sous-produit de certains processus industriels. C’est un composé de calcium, de soufre et d’oxygène, et dans sa forme la plus pure a la formule chimique CaSO4 ; c’est ce qu’on appelle le sulfate de calcium anhydre – sans eau – ou l’anhydrite minéral. Il se présente également sous une forme hydratée, connue sous le nom de gypse minéral, qui a pour formule CaSO4.2H2O. Les différentes formes ont un large éventail d’applications, y compris les matériaux de construction, les déshydratants, la fabrication de moulages pour le traitement des membres fracturés et la création d’œuvres d’art.
Propriétés
Le composé hydraté a une faible solubilité dans l’eau qui atteint un maximum à un peu plus de 100°F (38°C), mais diminue à des températures plus basses ou plus élevées. Un chauffage modéré chasse la plus grande partie de l’eau, laissant la forme partiellement hydratée sous la forme d’une poudre blanche populairement connue sous le nom de plâtre de Paris. La forme hydratée peut être recréée à partir de cela simplement en ajoutant de l’eau : au départ, une pâte se forme, mais celle-ci se solidifie après un court laps de temps car le composé absorbe l’eau, dégageant de la chaleur. Un chauffage plus fort chasse plus d’eau, laissant la forme anhydre, ou anhydrite.
Occurrence et production
Le gypse et l’anhydrite sont des minéraux communs qui peuvent se produire dans de grands gisements. Ils sont généralement clairs ou blancs, mais peuvent prendre d’autres couleurs en raison des impuretés, et peuvent être trouvés sous forme de cristaux ou de couches de roche granuleuse. Les dépôts de gypse ont été formés par l’évaporation des mers intérieures il y a plusieurs millions d’années : des couches de différents minéraux se sont déposées en séquence, celles de plus faible solubilité se formant d’abord à mesure que l’eau disparaissait lentement. Lorsque ces dépôts ont été soumis à la chaleur, l’eau a été chassée, laissant de l’anhydrite. En 2011, du gypse a été trouvé dans une roche sur Mars, indiquant que l’eau doit avoir été présente à un moment donné dans le passé.
Le gypse naturel est parfois appelé albâtre, en particulier lorsqu’il est utilisé en sculpture, mais ce terme s’applique également au carbonate de calcium. Les deux peuvent être distingués en traitant avec de l’acide chlorhydrique. Le carbonate de calcium réagit en produisant des bulles de dioxyde de carbone, alors que le gypse n’est pratiquement pas affecté.
La majeure partie du sulfate de calcium provient de ces gisements, qui sont exploités dans de nombreuses régions du monde. Une partie est récupérée comme sous-produit de divers procédés industriels, en particulier ceux impliquant le traitement des roches contenant du calcium avec de l’acide sulfurique. Un exemple est la production d’acide phosphorique à partir de roche de phosphate de calcium. En laboratoire, des échantillons de la substance pure peuvent être préparés en ajoutant de l’acide sulfurique à une solution d’un composé soluble de calcium ; il est précipité sous forme d’une fine poudre blanche en raison de sa faible solubilité.
Les usages
Le gypse est un minéral relativement mou qui est facilement sculpté en formes, et à cause de cela, a été largement utilisé dans la sculpture, où il peut être appelé albâtre. Une autre utilisation courante de cette forme de sulfate de calcium est la construction. Les feuilles de gypse sont souvent utilisées dans la construction de murs intérieurs dans les maisons, en raison de leur résistance au feu – elles restent relativement froides jusqu’à ce que la majeure partie de la teneur en eau ait été chassée, ralentissant la progression d’un incendie de maison. Ce minéral est également un ingrédient essentiel dans certaines formes de ciment.
Le plâtre de Paris est largement utilisé en médecine pour faire des moulages en plâtre pour les membres cassés, ainsi que dans les arts et dans le modélisme. Le sulfate de calcium anhydre est utilisé comme déshydratant, pour éliminer l’humidité lorsque des conditions sèches sont requises – les formes commerciales peuvent contenir un composé qui change de couleur en présence d’eau pour indiquer quand il a été épuisé. Lorsque cela se produit, il peut être reconverti à l’état anhydre par chauffage.
Le sulfate de calcium est également utilisé dans l’industrie alimentaire. Il est souvent ajouté aux aliments pour donner une texture plus ferme et parfois comme source de calcium. La production de protéines de soja telles que le tofu implique du sulfate de calcium, qui est utilisé comme coagulant pour favoriser l’agglutination de petites particules de protéines en morceaux plus gros.