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{{Chembox | ImageFile = Calcium sulfate.svg | ImageSize = 150px | ImageFile2 = Calcium sulfate hemihydrate.jpg | ImageSize2 = 200px | IUPACName = 硫酸カルシウム<br/>Calcium sulfate | SystematicName = | OtherNames = 石膏 | Section1 = {{Chembox Identifiers | Abbreviations = | CASNo = 7778-18-9 | CASOther = <br/>10034-76-1(1/2水和物)<br/>10101-41-4 (2水和物) | EINECS = | EINECSCASNO = | PubChem = | SMILES = | InChI = | RTECS = WS6920000 | MeSHName = | ChEBI = | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}} | KEGG = D09201 | ATCCode_prefix = | ATCCode_suffix = | ATC_Supplemental = }} | Section2 = {{Chembox Properties | Formula = CaSO<sub>4</sub> | MolarMass = 136.14 g/mol | Appearance = 無色結晶 | Density = 2.96 g/cm<sup>3</sup> (無水物) <br /> 2.32 g/cm<sup>3</sup> (2水和物) | MeltingPt = 1460 °C | Melting_notes = | BoilingPt = | Boiling_notes = | Solubility = 0.24 g/100 cm<sup>3</sup> (20 °C, 無水物) <br /> 0.21 g/100cm<sup>3</sup> (20 °C, 2水和物) | SolubleOther = | Solvent = | LogP = | VaporPressure = | HenryConstant = | AtmosphericOHRateConstant = | pKa = | pKb = }} | Section3 = {{Chembox Structure | CrystalStruct = [[斜方晶系|斜方]](無水物)、斜方(1/2水和物)、[[単斜晶系|単斜]](2水和物) | Coordination = | MolShape = }} | Section4 = {{Chembox Thermochemistry | DeltaHf = −1434.11 kJ mol<sup>−1</sup>(無水物)<br />−1576.74 kJ mol<sup>−1</sup>(1/2水和物)<br />−2022.63 kJ mol<sup>−1</sup>(2水和物) | DeltaHc = | Entropy = 106.7 J mol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>(無水物)<br />130.5 J mol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>(1/2水和物)<br />194.1 J mol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>(2水和物) | HeatCapacity = 99.66 J mol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>(無水物)<br />119.41 J mol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>(1/2水和物)<br />186.02 J mol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>(2水和物) }} | Section5 = {{Chembox Pharmacology | AdminRoutes = | Bioavail = | Metabolism = | HalfLife = | ProteinBound = | Excretion = | Legal_status = | Legal_US = | Legal_UK = | Legal_AU = | Legal_CA = | PregCat = | PregCat_AU = | PregCat_US = }} | Section6 = {{Chembox Explosive | ShockSens = | FrictionSens = | ExplosiveV = | REFactor = }} | Section7 = {{Chembox Hazards | ExternalMSDS = {{ICSC-small|1589}} (無水物)<br/>{{ICSC-small|1734}} (二水和物) | EUClass = | EUIndex = | MainHazards = | NFPA-H = | NFPA-F = | NFPA-R = | NFPA-O = | RPhrases = {{R-phrases| }} | SPhrases = {{S-phrases| }} | RSPhrases = | FlashPt = 不燃性 | Autoignition = | ExploLimits = | LD50 = | PEL = }} | Section8 = {{Chembox Related | OtherAnions = | OtherCations = [[硫酸マグネシウム]];[[硫酸ストロンチウム]];[[硫酸バリウム]] | OtherFunctn = | Function = | OtherCpds = }} }} '''硫酸カルシウム'''（りゅうさんカルシウム、{{lang-en-short|calcium sulfate}}）は、化学式 CaSO<sub>4</sub> で表される[[カルシウム]]の[[硫酸塩]]であり、[[固体]]は[[カルシウム|カルシウムイオン]]と[[硫酸イオン]]からなる[[イオン結晶]]である。'''[[石膏]]'''の主成分でもある。 固体には無水物の他、0.5水和物CaSO<sub>4</sub>·1/2H<sub>2</sub>Oおよび2水和物CaSO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>Oが存在し、それぞれ天然[[鉱物]]も存在し無水物は[[硬石膏]]、0.5水和物は[[石膏#半水石膏（バサニ石）|バサニ石]]、2水和物は[[石膏#二水石膏（石膏）|石膏]]である。 [[炭酸水素カルシウム]]が一時[[硬水]]の成分であるのに対し、硫酸カルシウムを含有する天然水は加熱しても沈殿除去されないため永久硬水と呼ばれる。[[製塩]]の際、[[海水]]を濃縮すると初めに[[溶解度]]の小さい[[炭酸カルシウム]]および硫酸カルシウムなどが析出する。 ==供給== 硫酸カルシウムの主な供給源は、天然に存在する石膏、硬石膏で、これらは世界中の多くの場所で[[蒸発岩]]として産する。[[露天掘り]]や[[坑内採鉱]]によって得られる。天然石膏の世界生産は年間約1億2,700万トンである<ref>[http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gypsum/mcs-2008-gypsu.pdf Gypsum], USGS, 2008</ref>。 それ以外に、以下の様々な工業プロセスの副産物として生産される。 * 化石燃料などを燃やした際に出る煙から[[脱硫]]する際に、[[石灰]]と反応させる際に産出される。 * [[燐灰石]]に硫酸を加え[[リン酸]]を作る際の副産物として産出される。 * [[フッ化カルシウム]]、[[フッ化水素]]を作る際の副産物として産出される。 * [[亜鉛]]の精製において、[[硫酸亜鉛]]の溶液を石灰で処理してバリウムのような重金属と共沈させる。 * 建設現場で出るスクラップの石膏ボードは再利用可能である。 ただし、これらの工程で出る石膏では原材料の[[放射性物質]]を濃縮することになる。燐灰石鉱石は[[ウラン]]とその[[崩壊生成物]]（ラジウム226、鉛210、ポロニウム210など）を含んでいるため、この問題はリン酸副産物に特に当てはまる。 == 合成 == カルシウム塩の水溶液に、希[[硫酸]]または硫酸塩水溶液を加えると、徐々に結晶性沈殿が析出する。66 °C以下では2水和物、以上では無水物が析出する<ref name="daijiten">『化学大辞典』 共立出版、1993年</ref>。 :<chem>Ca^{2+}(aq)\ + SO4^{2-}(aq)\ + 2H2O -> CaSO4 \cdot 2H2O(s)</chem> また硫酸と[[水酸化カルシウム]]が[[中和 (化学)|中和]]して生成する[[塩 (化学)|塩]]でもある。 :<chem>H2SO4 + Ca(OH)2 -> CaSO4 + 2H2O</chem> == 性質 == 無水物、0.5水和物および2水和物いずれも無色の結晶または粉末であり水に僅かに溶解し、これらの中では0.5水和物の溶解度がやや大きい。また[[硫酸ストロンチウム]]および[[硫酸バリウム]]など他の[[アルカリ土類金属]]硫酸塩よりも溶解度が大きく、[[硫酸マグネシウム]]よりはるかに小さい。2水和物の[[溶解度積]]および溶解[[エンタルピー]]変化、[[ギブス自由エネルギー]]変化は以下の通りである<ref name="Parker">D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, ''J. Phys. Chem''. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982).</ref>。 : <chem>CaSO4 \cdot 2H2O(s)\ \leftrightarrows\ {Ca^{2+}(aq)} + {SO4^{2-}(aq)} + 2H2O(l)</chem>, <math>\Delta H^\circ = -1.13 \mbox{kJ mol}^{-1}</math>, <math>\Delta G^\circ = 24.91 \mbox{kJ mol}^{-1}</math>, <math> K_{\rm{sp}} = 4 \times 10^{-5}</math> 濃硫酸には硫酸水素カルシウムとなり溶解する。濃塩酸に対しても[[硫酸#硫酸水素塩|硫酸水素塩]]を生じて水よりも溶解度は増大する。[[チオ硫酸ナトリウム]]および[[アンモニウム]]塩水溶液に対しても[[錯体]]を生じて溶解度は増大する。[[グリセリン]]に対する溶解度も水よりも大きい<ref name="daijiten" />。 :<chem>{CaSO4} + H2SO4 -> Ca(HSO4)2</chem> 2水和物は通常石膏とも呼ばれ、200 °C以下で徐々に加熱脱水すると、0.5水和物の焼石膏の粉末が得られ、これに適度に水を加えて型に流し込むと2水和物となり数分で固化する。この性質を利用して型取り、立体模型、[[ギプス]]などに利用される。しかし200 °C以上で強熱すると無水物となり硬石膏または焼殺石膏とも呼ばれ、容易には2水和物に戻らない。 1000 °C以上に加熱すると僅かに分解し少量の[[三酸化硫黄]]を生成して[[酸化カルシウム]]を含む[[固溶体]]を生成する。これは少量の水を吸収して固化するため、[[モルタル]]などに使用される<ref name="daijiten" />。 ;溶解度 塩や砂糖などは水が熱くなると溶ける量が増えるが、硫酸カルシウムの場合は減る<ref>安達正雄, 谷本明、「[https://doi.org/10.11451/mukimate1953.1975.63 純水における硫酸カルシウムの溶解度表示式]」 『石膏と石灰』 1975年 1975巻 135号 p.63-72, 無機マテリアル学会</ref>。 [[File:Temperature dependence calcium sulfate solubility.svg|thumb|400px|left|純水における硫酸カルシウムの溶解度の温度変化]] {{-}} == 参考文献 == {{reflist}} == 外部リンク == * {{ICSC|1589|title=硫酸カルシウム（無水物）}} * {{ICSC|1734|title=硫酸カルシウム二水和物}} {{カルシウムの化合物}} {{Normdaten}} {{DEFAULTSORT:りゆうさんかるしうむ}} [[Category:カルシウムの化合物]] [[Category:硫酸塩]] [[Category:体質顔料]]
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