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石膏與石灰有什麼不同?從生活認識含鈣材料

石膏像、老牆白灰、豆花與冬瓜糖,都能帶我們認識鈣。本文分辨硫酸鈣、碳酸鈣、生石灰與熟石灰,說明成分、水合與用途差異;同時釐清食品、農業及工業產品的規格不同,不能因化學名稱相近就互相替代。

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談到鈣肥的種類時,我們提到了「硫酸鈣」,也就是常說的石膏。看到「石膏」兩個字,忽然想起很多小時候的事情。以前工藝課會用石膏粉加水,倒進模型裡做成石膏像;中藥裡也有一味藥叫石膏;傳統做豆花,也常聽老人家說要用石膏。可是另一邊,又有一個很像的名字——「石灰」。以前到化工原料行買石灰,店家會問:「要生石灰還是熟石灰?」

小時候住過的老房子,牆壁裡面以竹片、泥土、稻草或稻殼等材料塑形,外面再抹上一層白白的灰。小孩子手癢,用指甲去摳,白色粉末就一直掉下來,當然少不了被大人罵一頓。做冬瓜糖等傳統食品,又會聽到「石灰水」。奇怪了。石膏、石灰,看起來都是白白的粉,又都有一個「石」字,它們到底是不是同一種東西?答案是:不是。

石膏和石灰,其實是兩個不同的家族

天然石膏主要是:硫酸鈣二水合物 CaSO₄·2H₂O而石灰則要從「石灰石」說起。石灰石主要成分是:碳酸鈣 CaCO₃經過高溫煅燒,會形成:生石灰——氧化鈣 CaO生石灰再加入水,就會形成:熟石灰(消石灰)——氫氧化鈣 Ca(OH)₂所以,「石膏」與「石灰」雖然都含有鈣,化學性質卻不一樣。

小時候做石膏像,其實偷偷上了一堂化學課

工藝課使用的石膏粉,通常是天然石膏經過加熱,失去一部分結晶水後製成的熟石膏。當我們重新加入水,它會再次形成含水硫酸鈣晶體,許多晶體彼此交錯,最後逐漸凝固、變硬。所以小時候看到:白色粉末 → 加水 → 倒進模型 → 變成硬硬的石膏像,並不只是「水乾掉了」。裡面其實發生了石膏重新水合、結晶的過程。原來小時候那堂工藝課,我們早就親手碰過硫酸鈣,只是當時不知道而已。

「生石膏、熟石膏」和「生石灰、熟石灰」也不是同一回事

這幾個名字最容易讓人混亂。石膏的「生、熟」,主要和加熱及結晶水的改變有關。石灰的「生、熟」,卻是另一條路:

石灰石 CaCO₃
↓ 高溫煅燒
生石灰 CaO
↓ 加水並放出大量熱
熟石灰 Ca(OH)₂

因此:生石膏 ≠ 生石灰熟石膏 ≠ 熟石灰名字只差一個字,實際上卻是不同的物質。

小時候那面會被我們摳掉白粉的牆,又是什麼?

傳統老房子的牆面,常會使用石灰類灰泥作為表面材料。熟石灰 Ca(OH)₂ 抹到牆面後,會慢慢和空氣中的二氧化碳反應,逐漸形成碳酸鈣 CaCO₃。也就是:石灰石 → 生石灰 → 熟石灰 → 抹上牆 → 又逐漸形成碳酸鈣經過長時間風化、潮濕與材料老化,牆面可能逐漸粉化。於是小孩子用指甲一摳——白白的粉就掉下來了。現在才知道,那面被我們摳到讓大人生氣的老牆,背後竟然也藏著一連串鈣的化學變化。

中藥的「石膏」,真的就是石膏

中藥所說的石膏,是一種礦物藥材,主要成分同樣屬於含水硫酸鈣。所以它不是因為長得像石膏才取這個名字,而是真的屬於硫酸鈣這一家。不過,中藥材有自己的炮製與使用規範,和工業、建築或農業使用的石膏不能因為化學名稱相近就互相替代。

那豆花為什麼也會用到石膏?

傳統豆腐、豆花製作,可以使用符合食品規格的硫酸鈣作為凝固劑。這時真正重要的角色之一,是:鈣離子 Ca²⁺。鈣離子參與大豆蛋白質的凝聚,使原本分散在豆漿裡的蛋白質逐漸形成凝膠結構,最後變成我們熟悉的豆花與豆腐。所以一碗看起來平凡的豆花,背後其實也有鈣的參與。

冬瓜糖裡的「石灰」,又換成另一個家族

傳統果蔬加工有時會利用食品用石灰相關處理,這次就不是前面的硫酸鈣了。其中的鈣可以和植物細胞壁裡的果膠產生作用,幫助組織維持比較穩固的質地。這就和我們最近談植物鈣時學到的內容接起來了。植物還活著時,鈣參與細胞壁結構的穩定;採收以後,人們又利用鈣和果膠之間的關係,幫助食品加工時維持植物組織的質地。原來我們吃進嘴裡的冬瓜糖,也可以一路連回植物生理。

同樣的化學名稱,為什麼還要分「食品級」?

這也是很重要的一件事。食品用硫酸鈣、農業用硫酸鈣、工業或建築用硫酸鈣,主要化學成分可能很接近。食品用氫氧化鈣和其他用途的氫氧化鈣,化學名稱也可能相同。但是:主要成分相同,不代表可以互相使用。因為不同用途會有不同的純度、雜質、有害物質限量、製程與品質規範。所以我們可以記住一句很簡單的話:化學式告訴我們「它是什麼」;產品規格則告訴我們「它適合拿來做什麼」。

食品使用就必須選擇符合食品用途規格的產品,不能看到名稱一樣就拿農業用或工業用材料來替代。

再回到農業,就更容易了解了

硫酸鈣、碳酸鈣、生石灰、熟石灰、苦土石灰……全部都有「鈣」,卻不能因為如此就把它們當成同一種鈣肥。因為我們還要了解:鈣和什麼結合?溶解度如何?會不會影響土壤酸鹼度?還會同時帶進哪些養分?我們真正的目的,是補鈣、補鎂、補硫,還是調整酸性土壤?所以學習肥料,不能只看到「Ca」就停下來。同樣含有鈣,跟鈣一起存在的是誰,往往決定了它的性質與用途。

回頭看看,小時候那些看似完全沒有關係的東西:

石膏像、老房子的白牆、中藥、豆花、冬瓜糖……原來我們早就在生活中一次又一次遇見「鈣」。只是小時候的我們不知道而已。而那面忍不住用指甲去摳、摳到白粉一直掉,最後被大人罵的老牆,大概更不會想到——幾十年以後,它竟然還能變成我們重新了解鈣的一堂課。

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