Сульфаты

Сульфаты - соли серной кислоты. Они имеют светлую окраску, небольшую твёрдость, многие из них растворимы в воде.

Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение - это химические морские и озёрные осадки. Многие сульфаты являются минералами зоны окисления, известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности. Различают сульфаты безводные, водные и сложные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса [SO₄]^2- также добавочные анионы (ОН)^-.

Во всех этих минералах в их кристаллической структуре имеются обособленные сложные анионы — тетраэдры. Вообще сульфатов в природе мало, больше всего сульфатов железа, натрия, калия, алюминия, кальция, бария. Самыми распространенными являются гипс, ангидрит, барит, алунит, тенардит, мирабилит. Почти все сульфаты — это экзогенные минералы, исключение составляют барит, алунит.

Группа барита. В нее входят два изоструктурных минерала — барит и целестин и их промежуточные по составу разновидности. Сингония ромбическая. Кристаллы ромбо-призматического облика или таблитчатые, часто прозрачные. Цвет белый, желтый, коричневый (от включений лимонита), голубой. Блеск стеклянный, жирный. Хорошо заметна (по трещинкам и ступенчатым сколам) совершенная спайность в трех направлениях (по двум граням призмы и пинакоиду). Твердость 3,5. Высокая плотность — около 4,5 г/см³.

Главные минералы-сульфаты

Кроме одиночных кристаллов эти минералы встречаются в их щетках, друзах и в зернистых массах. Барит образуется в гидротермальных средне- и низкотемпературных месторождениях, целестин встречается в виде секреций в осадочных горных породах.

Минералы группы барита узнаются по высокой плотности, спайности. Друг от друга отличаются по условиям их нахождения в природе.

Ангидрит. Типичный минерал хемогенных осадков (эвапоритов). Слагает в толще осадочных горных пород зернистые сплошные мраморовидные (но не вскипающие от соляной кислоты) прослои разной мощности (иногда до 1000 м), ассоциирует в них с гипсом. Обнаружен во многих гидротермальных среднетемпературных месторождениях сульфидных руд в виде крупных зерен и кристаллов белого, серого, сиреневого цвета с хорошей спайностью по трем взаимно перпендикулярным пинакоидам. Также обнаружен в некоторых метаморфических горных породах. Используется как сырье для изготовления цемента и как поделочный камень.

Англезит. Распространенный продукт окисления галенита. Образует плотные зернистые и натечные агрегаты, друзы, кристаллические корки. Кристаллы призматические таблитчатые. Бесцветный, белый, серый.

Гипс. Сингония моноклинная. Образует уплощенные и призматические кристаллы. Гипс образуется как низкотемпературный гидротермальный минерал, кристаллизуется из подземных вод в песчаниках и глинах, но чаще всего выпадает в виде гидрохимических осадков на дне усыхающих водоемов (пластов, чередующихся со слоями ангидрита и каменной соли). По мере пересыщения раствора сначала осаждается гипс, затем ангидрит, потом галит.

Осадочные гипсы — это мелкозернистые массивные горные породы. В них в ходе перекристаллизации образуются жилы, гнезда, жеоды хороших кристаллов гипса и его жилки параллельно-волокнистого строения. Кристаллы легко подвергаются природной пластической деформации. Гипс может вырастать и на поверхности усыхающих, растрескивающихся глин в виде хорошо оформленных кристаллов (их можно собирать как грибы), при своем росте они отталкиваются, приподнимают глину, а сами вырастают чистыми.

Сульфаты в воде

Сульфаты присутствуют практически во всех поверхностных водах. Главным естественным источником сульфатов являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов и серы. Значительные количества сульфатов поступают в водоемы в процессе отмирания живых организмов, окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения.

Из антропогенных источников сульфатов в первую очередь надо упомянуть шахтные воды и в промышленные стоки производств, в которых используется серная кислота. Сульфаты выносятся также со сточными водами коммунального хозяйства и сельскохозяйственного производства.

Сульфаты участвуют в круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Растения и бактерии извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества. После отмирания живых клеток в процессе разложения сера протеинов выделяется в виде сероводорода, легко окисляемого до сульфатов в присутствии кислорода.

Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека – они обладают слабительными свойствами.

Сульфаты в присутствии кальция способны образовывать накипь, так что их содержание строго регламентируется и в технических водах.

ПДК сульфатов согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» - 500 мг/дм³

Применение

Барит используется для изготовления красок, в химической, резиновой, бумажной промышленности, для утяжеления бурового раствора с целью увеличения его давления на нефтегазоносные пласты и затруднения выбросов нефти и газа при бурении скважин. Целестин применяется при производстве сахара, в пиротехнике, химической промышленности и фармацевтике.
Гипс используется для производства цемента, в медицине, как скульптурный камень (алебастр).

Лондонский дизайнер отделал квартиру сульфатом меди. На это ушло 75 тыс. литров жидкости. Фото: Hilary Perkins

Сульфаты, как правило, содержатся в шампунях и моющих средствах – за счет этих ингредиентов косметические продукты приобретают свои пенящиеся свойства. Но пена, которая образуется за счет действия сульфатов, причиняет вред волосам и коже.

Лаурилсульфат натрия (аммония) и лауретсульфат натрия – широко распространенные представители группы сульфатов. Обнаружить их можно в составе шампуней, мыла и гелей для душа.

В значительной концентрации сульфаты могут вызвать раздражение кожи и слизистой оболочки глаз – особенно, если кожа обладает повышенной чувствительностью. Проникновение сульфатов в дыхательные пути может привести к раздражению дыхательной системы.

17 вопрос: