Гипс - один из самых распространенных минералов в мире. Его добывают из земных недр повсеместно и широко используют в промышленности, строительной индустрии, медицине. В нашей статье вы найдете подробное описание и фото минерала гипса. Кроме того, узнаете о главных сферах его применения.

Минерал гипс: описание и химический состав

Горной породы, а также соответствующего строительного материала произошло от греческого слова gipsos («мел»). О гипсе человечество знает с самых древних времен. Не потерял он своей популярности и в наши дни.

Гипс - мягкий минерал. Он, кстати, является эталонным для шкалы относительной твердости Мооса, принятой еще в начале XIX века (твердость - 1,5-2,0).

По химическому составу минерал гипс - это водный сульфат кальция. В его структуру входят такие элементы, как кальций (Ca), сера (S) и кислород (O). Распишем химический состав гипса более подробно:

• трехокись серы, SO 3 - 46 %;
• окись кальция, CaO - 33 %;
• вода, H 2 O - 21 %.

Генетическая классификация: моноклинная сингония. Этот минерал отличается слоистой кристаллической структурой и весьма совершенной спайностью (от него можно с легкостью отщеплять отдельные тонкие «лепестки»).

Минерал гипс: свойства и отличительные признаки

Вот основные физические характеристики гипса, по которым его можно отличить от других минералов:

• излом неровный, но гибкий;
• блеск: от стеклянного до шелковистого или матового;
• твердость: низкая (легко царапается ногтем);
• минерал медленно растворяется в воде;
• на ощупь не жирный;
• оставляет после себя хорошо заметную белую черту;
• цвет: от белого до серого (иногда может быть розовым).

Гипс не вступает в реакции с кислотами, однако растворяется в хлористом водороде (HCl). Может иметь разную прозрачность, хотя прозрачный минерал гипс в природе встречается чаще. При нагревании свыше 107 градусов по Цельсию гипс превращается в алебастр, который, в свою очередь, при смачивании водой затвердевает.

Гипс очень часто путают с ангидритом. Отличить друг от друга эти два минерала можно по твердости (второй гораздо тверже, нежели первый).

Генезис минерала и его распространение в природе

Гипс - типичный минерал осадочного происхождения. Чаще всего он образуется из естественных водных растворов (например, на дне усыхающих морей и водоемов). Минерал гипс также может накапливаться в зонах выветривания самородной серы и сульфидов. При этом формируются так называемые гипсовые шляпы - рыхлые или же уплотненные горные массы, загрязненные многочисленными примесями.

В гипс часто встречается в сопровождении песка, каменной соли, ангидрита, серы, известняков и железа. Соседство с последним, как правило, придает ему буроватый оттенок.

В природе гипс встречается в виде вытянутых и призмовидных кристаллов. Он также часто формирует плотные чешуйчатые, волокнистые или же «таблеточные» агрегации. Нередко гипс представлен в виде так называемых роз или ласточкиных хвостов.

Основные разновидности минерала

Геологи выделяют несколько десятков разновидностей гипса. Минерал может быть волокнистым, атласным, плотным, пенистым, тонкозернистым, костяным, кубическим и т. д.

К основным разновидностям гипса относят:

• селенит;
• алебастр;
• «марьино стекло».

Селенит - полупрозрачный минерал с шелковистым блеском. Название происходит от греческого слова selena - «луна». Этот минерал и вправду отличается слегка голубоватым оттенком. Селенит используется как поделочный камень в изготовлении бюджетных ювелирных украшений.

Алебастр - мягкий, легко разрушаемый материал белого цвета, продукт дегидратации гипса. Широко применяется в производстве садовых скульптур, ваз, столешниц, лепнины и прочих предметов интерьера.

«Марьино стекло» (девичий или дамский лед) - еще одна разновидность гипса, прозрачный минерал с перламутровым или цветным отливом. Отличается уникальной структурой кристаллической решетки. В старину «марьино стекло» широко использовали в оформлении икон и святых образов.

Главные месторождения гипса

Минерал гипс распространен в земной коре повсеместно. Его месторождения встречаются в отложениях практически всех периодах геологической истории планеты - от кембрийского до четвертичного. Залежи гипса (а также сопутствующего его ангидрита) в осадочных породах имеют форму линз или пластов мощностью в 20-30 метров.

Ежегодно из недр земли извлекают свыше 100 миллионов тонн гипса. Крупнейшие мировые производители ценного стройматериала - США, Иран, Канада, Турция и Испания.

В России главные залежи этой породы сосредоточены на западных склонах Уральских гор, в Поволжье и Прикамье, Татарстане и Краснодарском крае. Главные месторождения гипса в стране: Павловское, Новомосковское, Скуратовское, Баскунчакское, Лазинское и Болоховское.

Сферы применения гипса

Область применения гипса чрезвычайно широка: строительство, медицина, ремонт и отделка, сельское хозяйство, химическая промышленность.

С самых древних времен из этого минерала вытесывали скульптуры и различные предметы интерьера - вазы, столешницы, балюстрады, барельефы и т. п. Из него часто изготавливают карнизы, стеновые блоки и плиты (так называемый гипсокартон). В «сыром» виде гипс применяется и в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Его рассыпают на полях и угодьях для нормализации кислотности почвы.

Где еще применяют гипс? Минерал широко используется в бумажной и химической промышленности для получения цемента, серной кислоты, красок и глазурей. Кроме того, каждому, кто когда-либо ломал ногу или руку, знакома еще одна сфера его применения - медицина.

Гипс как строительный материал

Стройматериал гипс получают из Для этого породу обжигают в специальных печах, а затем перемалывают в мелкий порошок. В дальнейшем полученное сырье широко используется в строительстве и отделке.

В промышленной индустрии существует своя классификация гипса - техническая. Так, выделяют следующие его разновидности:

• высокопрочный гипс (применяется в медицине и стоматологии; из него также производят различные строительные смеси и формы для фарфорофаянсовой промышленности);
• полимерный (используется исключительно в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах);
• скульптурный (название говорит само за себя - это основной компонент шпаклевочных смесей, различных статуэток и сувениров);
• акриловый (облегченный гипс, используемый для отделки фасадов зданий);
• огнеупорный из которого нередко производят гипсокартонные листы и стеновые блоки).

Помимо этого, существует отдельная маркировка гипса по прочности. Согласно с ней, выделяется 12 марок гипса - от Г2 до Г25.

В строительно-отделочных работах также широко применяется алебастр. По сравнению с гипсом, он более прочен и легок в обработке. Правда, без специальных добавок алебастр практически непригоден, так как он моментально высыхает.

Важно отметить, что даже при современном, столь высоком уровне развития науки и промышленности достойной замены гипсу пока не найдено.

Лечебные и магические свойства камня

Гипс не зря используют в медицине. Он способствует срастанию костных тканей, избавляет от излишней потливости, излечивает туберкулез позвоночника. Применяется гипс и в косметологии - как один из компонентов тонизирующих масок.

Издревле этот минерал считался своеобразным «лекарством» от человеческой гордыни, высокомерия и излишней самонадеянности. В магии считается, что гипс способен подсказывать человеку, как ему нужно поступить в той или иной ситуации. Он сулит удачу и материальное благополучие. Астрологи советуют носить амулеты из гипса людям, рожденным под знаками Козерога, Овна и Льва.

«Роза пустыни» - что это такое?

Таким красивым именем называют минеральный агрегат, одну из разновидностей гипса. Он и вправду напоминает внешне цветочные бутоны. Агрегаты состоят из кристаллических линзовидных сростков-лепестков характерного вида. Окрас «розы пустыни» может быть самым разнообразным. Он определяется цветом почвы или песка, в котором она сформировалась.

Довольно интересен механизм формирования этих «роз». Они образовываются в особо засушливых природно-климатических условиях. Когда в пустыни изредка выпадает дождь, влагу моментально впитывает в себя песок. Вода вступает во взаимодействие с частичками гипса, которые вымываются вместе с ней вглубь. Позже вода испаряется, а гипс кристаллизируется в песчаной массе, создавая самые неожиданные и причудливые формы.

«Роза пустыни» хорошо известна кочевым племенам африканской Сахары. В некоторых культурах данного региона сложилась традиция дарить эти каменные цветы своим возлюбленным в День святого Валентина.

При лечении переломов наиболее часто применяют гипсо­вую повязку, которую накладывает средний медицинский ра­ботник самостоятельно или вместе с врачом.

Медицинский гипс получают из гипсового камня (сернокис­лая известь), прокаливая его в специальных печах при темпера­туре не выше 130°С. В результате гипсовый камень теряет воду, становится хрупким и легко растирается в мелкий белый поро­шок. Качество гипса зависит от ряда условий, в частности от срока пребывания в печи, температуры прокаливания, размера ячеек просеивающих сит. Хранить гипс нужно в сухом месте, так как от этого зависит степень его влажности.

Медицинский гипс должен быть белого цвета, тонко промолотым, мягким на ощупь, не иметь комков, должен быстро затвердевать и быть прочным в изделиях.

Выполняя гипсовые работы, нужно брать две весовые части гипса на одну часть воды. При излишке воды замедляется за­твердение гипса. При высокой температуре гипс затвердевает быстрее, при низкой - медленнее. В некоторых случаях для более быстрого затвердения гипса в воду добавляют квасцы (20 г на ведро воды).

Проба гипса. При получении гипса или перед наложением гипсовой повязки необходимо проверить качество гипса, ис­пользуя следующие приемы.

1. Приготовляют двух- или трехслойную лонгету и накла­дывают ее на предплечье или кисть. Если гипс доброкачест­венный, то он затвердевает через 5-7 мин, снятая лонгета сохраняет приданную ей форму и не крошится.

2. Приготовляют гипсовую кашицу (консистенция жидкой сметаны) и размазывают тонким слоем по блюдцу или лотку. Хороший гипс затвердевает через 5-6 мин. Если надавить на затвердевшую массу пальцем, то она не раздавливается и на ее поверхности не выступает влага. Кусочек такого гипса будет не разминаться, а ломаться. Плохой гипс разминается.

Как улучшить качество гипса. Иногда приходится исполь­зовать не совсем доброкачественный гипс. В таких случаях можно попытаться улучшить его качество. Если гипс отсырел и содержит излишнее количество влаги, то его можно просушить. Для этого гипс не очень толстым слоем высыпают на железный лист, который ставят на несколько минут в протопленную печь, духовку или просто на плиту. Нужно следить за тем, чтобы высушивание проводилось при температуре не выше 120°С. После просушки теплый гипс не должен выделять влагу. Это проверяют следующим образом. Над гипсом в течение несколь­ких минут держат зеркало. Если зеркало запотеет, то значит влага выделяется и гипс еще влажный. Недостаточно хорошо промолотый гипс, в котором имеются комочки, следует про­сеять через мелкое сито.

В поликлиниках и травмпунктах гипсовые повязки наклады­вают в перевязочной. В поликлиниках и травмпунктах чаще накладывают повязки на голень, стопу, предплечье, кисть. Фельдшер или сестра, работающая в перевязочной комнате по­ликлиники или травмпункта, должна следить за тем, чтобы в ней имелось все необходимое для наложения гипсовой повязки, в том числе достаточное количество нагипсованных бинтов различных размеров и набор специальных инструментов для обработки и снятия гипсовой повязки (рис. 126). Персонал пе­ревязочной должен быть обучен правилам наложения повязки.

Рис. 126. Инструменты для обрезания и снятия гипсовых повязок.

Дубров Я.Г. Амбулаторная травматология, 1986г.

Введение

Материалы на основе гипса имеют различное назначение в стоматологической практике. К ним относятся:

Модели и штампики;

Оттискные материалы;

Литейные формы;

Огнеупорные формовочные материалы;

Модель — это точная копия твердых и мягких тканей полости рта пациента; модель отливают по оттиску анатомических поверхностей полости рта, и впоследствии ее используют для изготовления частичных и полных зубных протезов. Литейную форму применяют для изготовления зубного протеза из металлических сплавов.

Штампики - это копии или модели отдельных зубов, которые необходимы при изготовлении коронок и мостовидных зубных протезов.

Огнеупорный формовочный материал для изготовления литых металлических зубных протезов - это материал устойчивый к воздействию высоких температур, в котором гипс служит связующим веществом или связкой; такой материал применяется для форм при изготовлении протезов из некоторых литейных сплавов на основе золота.

Химический состав гипса

Состав

Гипс - дигидрат сульфата кальция CaS04 - 2Н20.

При прокаливании или обжиге этого вещества, т.е. нагревании до температур, достаточных для удаления некоторого количества воды, оно превращается в полугидрат сульфата кальция (CaS04)2 - Н20, а при более высоких температурах образуется ангидрит по следующей схеме:

Получение полугидрата сульфата кальция может осуществляться тремя способами, позволяющими получать разновидности гипса различного назначения. К этим разновидностям относятся: обожженный или обычный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс; следует отметить, что эти три вида материала имеют одинаковый химический состав и отличаются только по форме и структуре.

Обожженный гипс (обычный медицинский гипс)

Дигидрат сульфата кальция нагревается в открытом варочном котле. Вода удаляется, и дигидрат превращается в полугидрат сульфата кальция, называемый также обожженным сульфатом кальция или ГЗ-полугидратом. Полученный материал состоит из больших пористых частиц неправильной формы, которые не способны к значительному уплотнению. Порошок такого гипса необходимо смешивать с большим количеством воды для того, чтобы эту смесь можно было применять в стоматологической практике, так как рыхлый пористый материал поглощает значительное количество воды. Обычное соотношение для смешивания - 50 мл воды на 100 г порошка.

Модельный гипс

При нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве получаемый полугидрат состоит из небольших частиц правильной формы, которые почти не имеют пор. Такой автоклавированный сульфат кальция называют а-полугидратом. Благодаря непористой и регулярной структуре частиц, этот вид гипса дает более плотную упаковку и требуется меньшее количество воды для смешивания. Соотношение при смешивании - на 20 мл воды 100 г порошка.

Супергипс

При производстве этой формы полугидрата сульфата кальция дигидрат подвергается кипячению в присутствии хлорида кальция и хлорида магния. Эти два хлорида действуют как дефлоккулянты, препятствуя образованию хлопьев в смеси и способствуя разделению частиц, т.к. в противном случае частицы имеют тенденцию к агломерации. Частицы получаемого полугидрата по сравнению с частицами автоклавированного гипса еще более плотные и гладкие. Супергипс смешивается в соотношении - на 100 г порошка 20 мл воды.

Применение

Обычный обожженный или медицинский гипс используется как материал общего применения, главным образом в качестве основания моделей и самих моделей, поскольку он дешевый и легко обрабатывается. Расширение при затвердевании (см. ниже) не имеет существенного значения при изготовлении таких изделий. Такой же гипс применяется в качестве оттискного материала, а также в составах огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем, хотя для такого использования рабочее время и время затвердевания, а также расширение при затвердевании тщательно контролируется путем введения различных добавок.

Автоклавированный гипс применяют для изготовления моделей тканей полости рта, в то время как более прочный супергипс - для изготовления моделей отдельных зубов, называемых штампиками. На них моделируют различные виды восстановлений из воска, по которым затем получают литые металлические протезы.

Процесс затвердевания

При нагревании гидрата сульфата кальция для удаления некоторого количества воды образуется в значительной степени обезвоженное вещество. Как следствие этого, полугидрат сульфата кальция способен реагировать с водой и превращаться обратно в дигидрат сульфата кальция по реакции:

Полагают, что процесс затвердевания гипса происходит в следующей последовательности:

1. Некоторое количество полугидрата сульфата кальция растворяется в воде.

2. Растворенный полугидрат сульфата кальция вновь вступает в реакцию с водой и образует дигидрат сульфата кальция.

3. Растворимость дигидрата сульфата кальция очень низкая, поэтому образуется перенасыщенный раствор.

4. Такой перенасыщенный раствор нестабилен, и дигидрат сульфата кальция выпадает в осадок в виде нерастворимых кристаллов.

5. Когда кристаллы дигидрата сульфата кальция выпадают в осадок из раствора, следующее дополнительное количество полугидрата сульфата кальция опять растворяется, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не растворится весь полугидрат. Рабочее время и время затвердевания

Материал необходимо смешивать и заливать в форму до окончания рабочего времени. Рабочее время для различных продуктов разное и выбирается в зависимости от конкретного применения.

Для оттискного гипса рабочее время составляет всего 2-3 минуты, в то время как для огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем оно достигает 8 минут. Короткое рабочее время связано с коротким временем затвердевания, так как оба эти процесса зависят от скорости реакции. Следовательно, если обычно рабочее время для оттискного гипса находится в пределах 2-3 минут, то время затвердевания для огнеупорных гипсовых формовочных материалов может изменяться от 20 до 45 минут.

Материалы для изготовления моделей имеют такое же рабочее время, как и оттискной гипс, но время их затвердевания несколько дольше. Для оттискного гипса время твердения равно 5-ю минутам, тогда как для автоклавированного или модельного гипса оно может длиться до 20 минут.

Изменение манипуляционных свойств или рабочих характеристик гипса можно получать путем ввода различных добавок. Добавки, которые ускоряют процесс затвердевания, это порошок самого гипса - дигидрата сульфата кальция (<20%), сульфат калия и хлорид натрия (<20%). Эти вещества действуют как центры кристаллизации, вызывая рост кристаллов дигидрата сульфата кальция. Вещества, которые замедляют процесс затвердевания, это хлорид натрия (>20%), лимоннокислый калий и бура, которые препятствуют образованию кристаллов дигидрата. Эти добавки также влияют на размерные изменения при затвердевании, как будет упомянуто ниже.

Различные манипуляции при работе с системой порошок-жидкость также влияют на характеристики затвердевания. Можно изменить соотношение порошок-жидкость, и при добавлении большего количества воды время затвердевания увеличится, поскольку времени для получения насыщенного раствора потребуется больше, соответственно больше времени будет нужно для выпадения в осадок кристаллов дигидрата. Увеличение времени перемешивания смеси шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания, поскольку при этом может возникнуть разрушение кристаллов по мере их формирования, следовательно, образуется больше центров кристаллизации.

Клиническое значение

Увеличение времени перемешивания гипса шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания и увеличению расширения материала при затвердевании.

Повышение температуры оказывает минимальное действие, поскольку ускорение растворения полугидрата уравновешивается более высокой растворимостью дигидрата сульфата кальция в воде.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт

Медицинский гипс по химическому составу не отличается от обычного гипса. Это есть дигидрат сульфата кальция, который образуется после добавления в гидрат сульфата кальция обычной воды. Гидрат – это исходный рыхлый материал в виде белого или слегка желтоватого цвета порошка, который застывает в течение определенного времени после затворения его водой. Время схватывания медицинского гипса и допустимая консистенция разведения имеют решающее значение в медицине, так как медицинский гипс применяется для изготовления жестких повязок, лангет, гипсовых кроваток, а так же в стоматологии для получения слепков зубов и моделирования протезов.

Медицинский гипс принято разделять на следующие виды: обычный обожженный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс. Все они имеют различную технологию получения и определенные места применения в медицине.

Обожженный медицинский гипс получают методом прокаливания дигидрата сульфата кальция в открытой емкости. При нагревании до температуры свыше 130 градусов дигидрат превращается в полугидрат, который и является обычным медицинским гипсом. Важное отличие этого материала от других видов гипса в том, что он имеет весьма крупные пористые частицы неравномерной формы, которые сильно поглощают воду. Поэтому для затворения медицинского обожженного гипса необходимо брать воду в соотношении 2:1 (на две части гипса одна часть воды). Время начала схватывания этого вида медицинского гипса от 6 минут после разведения, а время окончания схватывания около 12 минут после разведения. Основное применение – гипсовые повязки.

Модельный гипс получают при нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве под давлением. При этом получаются частицы полугидрата правильной формы практически без пор. Этот вид медицинского гипса называется иначе альфа полугидратом. Более равномерные частицы позволяют получать более плотные структуры при меньшем количестве воды для затворения порошка. При этом отпечатки, получаемые при использовании модельного гипса, получаются более точными. Что особенно важно при снятии слепков зубов в стоматологии. Для разведения модельного гипса необходимо двадцать миллилитров воды на 100 грамм порошка.

Супергипс получают в два этапа. Сначала дигидрат подвергают кипячению в присутствии хлоридов кальция и магния, а затем нагревают в автоклаве. Хлориды в данном процессе являются дефлоккулянтами, препятствующими выпадению хлопьев и агломерации мелких частиц гипса в более крупные гранулы. Таким образом, структура супергипса ещё более тонкая и плотная, нежели у модельного гипса. Поэтому его применяют для снятия оттисков с отдельных зубов и получения слепков для изготовления корневых вкладок при протезировании.

ГОУ ВПО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Кафедра ортопедической стоматологии и материаловедения с курсом ортодонтии

Реферат

На тему:

«Гипс в ортопедической стоматологии»

Заведующий кафедрой: В. Н. Трезубов, з.д.н. РФ, д.м.н., профессор

Преподаватель: Сканцева А. П.

Работа выполнена студенткой 387 группы

Стоматологического факультета

Никитиной Татьяной Борисовной

Санкт-Петербург

Состав и свойства гипса………………………………………..3-4

Классификация и применение…………………………………5-6

Правила работы с гипсом………………………………………7

Замешивание гипса……………………………………………..8-9

Получение моделей челюстей из гипса……………………….10-16

Список используемой литературы…………………………….17

Состав и свойства гипса.

Гипс - это один из самых распространенных вспомогательных материалов, используемых в зуботехническом производстве.

Это природный материал, образовавшийся путем выпадения его в осадок из растворов, богатых сульфатными солями, или путем выветривания горных пород. Гипс в природе встречается в виде минерала - водной сернокислой соли кальция CaSО 4 x2H 2 О. В ортопедической стоматологии применяют обожженный или полуводный гипс (CaSO 4) 2 xH 2 O. Для получения полуводного гипса природный, очищенный от примесей гипс подвергают измельчению в специальных дробильных установках, в гипсовых мельницах до мелкого однородного порошка. Затем измельченный гипс загружают в варочные котлы (гипсовые печи) и обжигают при температуре 140-190° в течение 10-12 часов. В зависимости от температуры обжига, давления, времени можно получить различные сорта гипса, отличающиеся сроками затвердевания и прочностью.

При определенных условиях термической обработки полуводный гипс может иметь две модификации – α- и β-полугидраты:

– α-гипс получают при нагревании двуводного гипса при Т = 110-115 0 С под давлением 1,3 атмосферы. Этот гипс называют супергипсом, автоклавированным. α -гипс отличается плотным строением и малой удельной поверхностью, водопотребность их ниже, а прочность выше. Сроки схватывания его длиннее;

– β-гипс получают при нагревании двуводного гипса при Т = 95-105 0 С и атмосферном давлении. Кристаллы β-модификации образуют капиллярно-пористую структуру, обладают развитой внутренней поверхностью, более реакционноспособны. Для их растворения требуется много воды, они имеют пониженную прочность.

Гипс после обжига размалывают, просеивают через особые сита и фасуют в мешки из специальной бумаги или в бочки. При замешивании полугидрата гипса с водой происходит образование двугидрата, причем вся смесь затвердевает. Эта реакция экзотермическая, т. е. сопровождается выделением тепла. Схватывание гипса протекает очень быстро. Сразу же после смешивания с водой становится заметным загустевание массы, но в этот период гипс еще легко формуется. Дальнейшее уплотнение уже не позволяет проводить формовку. Процессу схватывания предшествует кратковременный период пластичности гипсовой смеси. Замешанный до консистенции сметаны, гипс хорошо заполняет формы и дает четкие ее отпечатки. Однако процесс нарастания прочности гипса еще продолжается некоторое время, и максимальная прочность гипсового оттиска и гипсовой модели достигается при высушивании его до постоянной массы в окружающей среде.

Свойства гипса:

Доступность,

Позволяет получать четкий отпечаток поверхности тканей протезного ложа,

Безвреден,

Не обладает неприятным вкусом и запахом,

Практически не дает усадки,

Не растворяется в слюне,

Не набухает при смачивании водой и легко отделяется от модели при употреблении простейших разделительных средств (вода, мыльный раствор и т. п.).

Хрупкость, поломка

С трудом, путем раскалывания на фрагменты, выводится из полости рта

Плохо отделяется от модели

Не дезинфицируется.