为什么硫酸盐特别容易形成带结晶水的晶体

硫酸盐是由硫酸根离子和金属阳离子组成的化合物。在硫酸盐矿物中，这种类型的化合物大概有二十多种，大多溶于水，属于电解质。

大多数硫酸盐矿物含有结晶水，在外界温度的调节下，结晶水容易得到或失去。比如自然界中硫酸钙，含有两个结晶水，化学式CaSO4·2H2O，俗称生石膏。加热到150℃后，失去大部分结晶水变成熟石膏，化学式为2CaSO4·H2O。

同样，硫酸锌有七水硫酸锌和一水硫酸锌，硫酸亚铁有一水硫酸亚铁和七水硫酸亚铁，硫酸铜有无水硫酸铜和五水硫酸铜等。无水硫酸镁、硫酸钠就是利用这种性质可作为干燥剂来使用，同时在存储硫酸盐产品时要注意防潮和温度调整。

硫酸盐危害

1、对环境危害

环境中有许多金属离子，可以与硫酸根结合成稳定的硫酸盐。大气中硫酸盐形成的气溶胶对材料有腐蚀破坏作用，危害动植物健康，而且可以起催化作用，加重硫酸雾毒性；随降水到达地面以后，破坏土壤结构，降低土壤肥力，对水系统也有不利影响。

2、对人的危害

硫酸盐经常存在于饮用水中，其主要来源是地层矿物质的硫酸盐，多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。在大量摄入硫酸盐后出现的最主要生理反映是腹泻、脱水和胃肠道紊乱。

参考资料：百度百科---硫酸盐

含量：

其中最主要的是Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Ba2+ 、Sr2+ 、Pb2+ 、Fe3+ 、Al3+ 、Cu2+ 。目前已知的硫酸盐矿物种数有170余种。虽然它们只占地壳总重量的0.1%，但它们中的石膏、硬石膏、重晶石、芒硝等均能富集成具有工业意义的矿床。 硫酸盐矿物多数是成分比较复杂的盐类，因此晶体结构中对称程度较低的，

主要属于单斜晶系和正交晶系。而且由于大多数硫酸盐矿物含有水，使其最突出物理性质中是硬度低，一般在2-3.5之间。另外，颜色一般为无色和白色，比重一般也不大，在2-4之间。 硫酸盐矿物的形成需要有氧浓度大和低温的条件，因此地表部分是最适宜于形成硫酸盐矿物的地方。在本类矿物中，外生成因远比内生成因的重要。其中由原生金属硫化物氧化后而成的硫酸盐矿物，在种类上几乎占本类矿物的半数。而在海盆中化学沉积的硫酸盐矿物主要是钾、钠、钙、镁、钡、铝的含水硫酸盐。至于内生热液成因的硫酸盐矿物，主要是钡、钙、锶、铝等无水硫酸盐，见于中低温热液脉中或作为低温热液围岩蚀变的产物。

成因：

火山爆发会喷发出硫来 ,然后硫燃烧生成二氧化硫,二氧化硫遇到水蒸气形成亚硫酸

,亚硫酸在空气中被氧气氧化成硫酸 ,硫酸和地壳中金属氧化物反应 ,生成硫酸盐

几种重要硫酸盐：

1、硫酸钙

自然界中的硫酸钙以石膏矿的形式存在。含有两个结晶水的硫酸钙（CaSO4·2H2O）

叫做石膏（也叫生石膏）。将石膏加热到150℃，就会失去大部分结晶水而变成熟石膏（2CaSO4·H2O）。熟石膏与水混合成糊状后会很快凝固，转化为坚硬的生石膏。利用石膏的这一性质，人们常利用它制作各种模型和医疗上用的石膏绷带。在水泥生产中，可用石膏调节水泥的凝固时间。在石膏资源丰富的地方可以用它来制硫酸。

2、硫酸钡

天然的硫酸钡称为重晶石，它是制取其他钡盐的重要原料。硫酸钡不容易被X射线透过，在医疗上可用作检查肠胃的内服药剂，俗称“钡餐”。硫酸钡还可以用作白色颜料，并可做高档油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。

3、硫酸亚铁

硫酸亚铁的结晶水合物俗称绿矾（FeSO4·7H2O）。在医疗上硫酸亚铁可用于生产防治缺铁性贫血的药剂，在工业上硫酸亚铁还是生产铁系列净水剂和颜料氧化红铁（主要成分为Fe2O3）的原料。

4、硫酸铜

硫酸铜俗称胆矾，分子式CuSO4·5H2O。分子量为249.68。含水量36%。是无水硫酸铜吸水后形成的。胆矾是颜料、电池、杀虫剂、木材防腐等方面的化工原料。五水硫酸铜在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去二分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水，称作一水硫酸铜。200℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为五水硫酸铜。无水硫酸铜（白色或灰白色粉末）吸水后反应生成五水硫酸铜（蓝色），常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。二者注意区分。将无水硫酸铜加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气（或三氧化硫）。

5、硫酸铝钾

硫酸铝钾，俗称明矾。分子式KAl(SO4)2·12H2O，无色结晶或粉末。无气味，微甜而有涩味、有收敛性。在干燥空气中风化失去结晶水，在潮湿空气中溶化淌水。易溶于甘油，能溶于水，水溶液呈酸性反应，水解后有氢氧化铝胶状物沉淀。不溶于醇和丙酮。熔点92.5℃。60～65℃硫酸干燥时失去9分子水，在200℃时十二个结晶水完全失去，更高温度分解出三氧化硫。明矾的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以，明矾是一种较好的净水剂。明矾可由明矾石经煅烧、萃取，结晶而制得。

明矾

6、硫酸钠（Na2SO4），无机化合物，又名芒硝，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末， 有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。主要用于制水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。

7、硫酸铝

白色有光泽结晶、颗粒或粉末。味甜。在空气中稳定。86.5℃时失去部分结晶水，250℃失去全部结晶水。当加热时猛烈膨胀并变成海绵状物质。烧到赤热时分解为三氧化硫和氧化铝。当相对湿度约低25%时风化。易溶于水，几乎不溶于乙醇，溶液呈酸性。久沸后有不溶性碱式盐沉淀。相对密度1.62。硫酸铝是一个被广泛运用的工业试剂，通常会与明矾（既十二水合硫酸铝钾）混淆。硫酸铝通常被作为絮凝剂，用于提纯饮用水及污水处理设备当中，也用于造纸工业。

硫酸铝（Aluminum sulfate）应用范围：

1.用于污水处理作为混凝剂，具有很好的脱色能力，还具有去除重金属离子、去油、除磷、杀菌等功能，尤其对印染废水的脱色和去COD、电镀废水的铁氧体共沉淀等效果明显。

2.用作沉淀剂，可以和硫化物、磷酸盐等生成沉淀物，从而去除硫化物、磷酸盐等。

3.硫酸铝易溶于水,硫酸铝水溶液微酸性.广泛用作饮用水,工业用水的净化处理.适合较低碱度的废水处理作为沉淀剂,去除硫离子,磷酸盐离子等。

造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂，水处理中作絮凝剂，还可作泡沫灭火器的内留剂，制造明矾、铝白的原料，石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料等。还可制造人造宝石及高级铵明矾。砷含量不大于5mg/kg的产品可用于水处理絮凝剂。

硫是参与生物地球化学循环的元素(图9.8)。在此循环过程中,34S与32S之间会发生同位素分馏,在细菌将海洋硫酸盐还原成硫化物的过程中分馏效应最大。沉积硫酸盐记录了海水的硫同位素组成。地幔的δ34S值接近0‰,硫酸盐结晶沉淀时,硫酸盐的还原作用优先选择32S,于是还原态有机硫化物的δ34S将减少到负值(-18‰),留下的硫酸盐具有近于等量的正值(+17‰)。硫的地球化学循环主要受生物圈,尤其受生活在海洋浅水域的硫酸盐还原细菌的控制。溶解态 离子易活动,海水又能快速混合,残留硫酸盐的δ34S值一般只显示有限的变化(+17‰±2‰),相对而言,海相沉积硫化物则具有较宽广的δ34S值范围(-5‰~-35‰)。

图9.8 硫地球化学循环的示意图

综合已测定的海相沉积硫酸盐和硫化物的硫同位素组成数据,Schidlowski等人(1983)绘制出了硫同位素成分随时代的变化图(图9.9)。图中硫酸盐δ34S值的变化曲线显示,其最大值(+32‰)见于寒武纪,最小值(+11‰)见于石炭纪和二叠纪。自3.8Ga前至今,硫同位素成分变化的总趋势表现为硫酸盐δ34S值逐渐增长和硫化物δ34S值相应降低。对于这种随时间变化已提出的看法是,它反映了:①由风化剥蚀区输送到海洋的硫的同位素成分变化②从大洋-大气圈系统接受硫的沉积硫化物和硫酸盐的比例发生了变化③海水的温度变化(Schidlowski,et al.,1983Ohmoto and Felder,1987)。因为风化作用能使剥蚀区硫化物和硫酸盐的硫混合均匀化,如果被剥蚀的硫化物和硫酸盐的比例不同,则输入海洋的硫的同位素组成也有差别。海相硫酸盐δ34S值曲线随时间的波动可能就与这些因素有关。蒸发岩中硫酸盐的同位素成分应能作为海洋中细菌还原硫酸盐强度的度量。因此,自太古宙早期以来海相硫酸盐δ34S值的增长可能应归因于海洋中硫化物相对硫酸盐的比值的增大,它或者反映硫酸盐还原细菌数量的增长,或者由于太古宙海洋具有比现代海洋少得多的硫酸盐( ),甚至是这两种因素耦合的结果。尽管有许多数据暗示海洋中硫酸盐还原细菌可能在2.8~3.0Ga前就已存在,但是至今还未找到确凿的直接证据。然而发现了在形成于3.5Ga前的沉积岩层中的重晶石较之来自同岩层同时代的硫化物明显富集34S的事实,完全可支持在那时硫酸盐还原细菌的存在(Condie,1989)。对于硫化物与硫酸盐δ34S值曲线随时代相背分离的原因的另一种有趣的解释是,海洋表面的平均温度已经由太古宙的30~50℃冷却到现今的温度。这种认识是根据活细菌对硫酸盐还原的实验结果得出的,实验显示出细菌还原硫酸盐的硫同位素分馏效应存在随温度升高而降低的规律(Ohmoto and Felder,1987)。

图9.9海相沉积硫酸盐和硫化物硫同位素成分随地质时代的变化(据Schidlowkis et al.,1983)

1、溶陷性：盐渍土浸水后由于土中易溶盐的溶解，在自重压力作用下产生沉陷现象。

2、盐胀性：硫酸盐沉淀结晶时体积增大,失水时体积减小,致使土体结构破坏而疏松.碳酸盐渍土中NaCO3含量超过0.5％时，也具有明显的盐胀性。

主要热水沉积物有硬石膏、石膏、天青石和重晶石。石膏与天青石除溶解度不同之外（天青石溶解度低于石膏溶解度），其溶解度都随着盐度、压力的升高而增加，随着温度升高而降低；而重晶石的溶解度则随着热水盐度、压力、温度的升高而增加。硫酸盐型卤水是浅源低温热水沉积矿床的重要流体类型，主要存在于中-低温成因的热水沉积或热水交代矿床中。

一般而言，海相热水沉积中常见重晶石与硬石膏岩，而陆相热水沉积则以天青石和石膏为主。硫酸盐的结晶沉积温度低于碳酸盐，因此属低温热水沉积岩。

重晶石岩是重要的热水沉积岩，由于重晶石本身为有用矿物，因此当其矿化较富、规模较大时，本身也是一种有用的矿产——重晶石矿。在现代沉积物中重晶石富集于深海沉积物和热泉沉积物中，大洋中脊为最富集区，其形成的沉积相环境为陆棚相或深水陆棚相。沉积物中的高有机质含量和规则的水平层理，反映为一种较深水的封闭-半封闭滞流环境。重晶石岩不易在还原环境中形成，只能形成于氧化-还原界面附近，如盆地的边缘斜坡带。

我国的热水重晶石岩（矿）的形成时代主要为震旦纪、寒武纪及奥陶纪，其次为泥盆纪和三叠纪。

重晶石岩的矿物成分主要为重晶石，质较纯，另有少量或微量石英、玉髓、黄铁矿、水云母、泥质、碳酸盐矿物及铁质。重晶石主要为他形-半自形粒状、镶嵌状产出。岩石具有显微晶质-细粒状结构，中粗粒结构，他形-半自形粒状结构（图10-16），镶嵌状结构（图10-17），球粒结构（图10-18），有时可见稀疏聚斑状结构（图10-19）等。构造主要为块状、纹层状（图10-20）、条带状构造（图10-21），有时见缝合线构造。

图10-16 重晶石岩的他形粒状结构和纹层状构造

（广西古潭，正交偏光，×132）

（引自李毅，2010）

图10-17 重晶石岩的细粒镶嵌状结构

（广西鸡笼顶，正交偏光，×132）

（引自李毅，2010）

图10-18 重晶石岩的球粒结构

（广西古潭，正交偏光，×88）

（引自李毅，2010）

图10-19 重晶石岩的聚斑结构

（广西鸡笼顶，正交偏光，×88）

（引自李毅，2010）

图10-20 重晶石岩的纹层状构造

（广西古潭）

（引自李毅，2010）

图10-21 重晶石岩的条带-纹层状构造

（广西古潭，正交偏光）

（引自李毅，2010）

不溶于水的硫酸盐如下：

1、硫酸钙，是白色单斜结晶或结晶性粉末无气味，具有吸湿性。溶于酸、 硫代硫酸钠和 铵盐溶液，溶于400份水，在热水中溶解较少，极慢溶于甘油，不溶于乙醇和多数有机溶剂。相对密度为2、32，具有刺激性。通常含有2个结晶水，在自然界中以石膏矿形式存在。

2、硫酸钡，无臭、无味粉末，密度是4、25到4、5之间，分解温度大于1600摄氏度。硫酸钡溶于热浓硫酸，几乎不溶于水、稀酸、醇，水悬浮溶液对石蕊试纸呈中性。

3、硫酸铅，又名石灰浆，摩尔质量为30