A félreértés ásványa: gipsz

Amikor polcot szerelünk a falra, a kifúrt lyukban a csavart tartó tiplit gipszeléssel rögzítjük. A boltban vett zacskón a felirat: "gipsz". Benne fehér por. Ez lenne hát a gipsz? Ez az anyag, amit vízzel összekeverve egy hamarosan megszilárduló fehér pépet kapunk? Ez az anyag, amit balesetek után csontjaink rögzítéséhez is használnak? Nem, a fehér por nem gipsz! Akkor hát mi, és mi köze az "igazi" gipszhez?

A gipsz a Mohs-féle keménységi skála második tagja: Mohs-keménysége 2, körömmel könnyedén karcolható, többnyire színtelen ásvány. Szilárd ionos vegyület, amely kalcium kationokból (Ca²⁺⁾ és szulfát anionokból (SO₄^2-) épül fel, emellett szerkezetében két molekulányi víz (H₂O) is helyet kap: összetétele CaSO₄•2 H₂O. A kalcium (Ca²⁺ ) szulfát (SO₄^2-) ionok kettős rétegeket alkotnak, és a kettős rétegeket vízmolekulák (H₂O) kettős rétege választja el egymástól. Mivel az utóbbiak kötésereje sokkal gyengébb, a gipsz e rétegekkel párhuzamosan kitűnően hasad. Az egyhajlású (monoklin) kristályrendszerben kristályosodik, kristályai jellemzően táblásak, de lehetnek nyúlt, oszloposak is. Igen gyakran ikresedik, ami azt jelenti, hogy két kristálya szabályos módon összenő.

A gipsz kristályszerkezete

A gipsz nagy tömegei természetes úton főként a tengervíz bepárlódásakor kiváló sórétegekben (evaporitokban) keletkeznek. A tengervíz ugyanis nem csak a kősó alkotó ionjait tartalmazza, mégha azok a leggyakoribbak is, hanem a gipsz alkotóit is megtaláljuk benne. (A tengervízben oldott ionok - kationok, illetve anionok - gyakorisági sorrendben: kationok - nátrium (Na⁺), magnézium (Mg²⁺), kalcium (Ca²⁺), kálium (K⁺); anionok - klorid (Cl^-), szulfát (SO₄^2-).

Nézzen gipszkristályokat galériánkban!

A bepárlódó tengervízből elsőként a gipsz válik ki. Ha a tengervíz túl tömény, vagy 25 Celsius-fokos hőmérsékletnél melegebb, már nem gipsz, hanem egy rombos rendszerben kristályosodó, vízmentes kalcium-szulfát, az anhidrit válik ki, amely később, geológiai folyamatok során, utólagos vízfelvétellel gipsszé alakulhat.

Gipsz mindenütt képződhet, ahol nagy a párolgás, így a sivatagokban is. Ott az elpárolgó vízből kiváló gipsz kristályai laposak, kerekdedek, rózsaszirmokra emlékeztetnek. Gyakran a sivatag homokjának szemcséit is magukba zárják, amitől sárgás-vöröses barna színt kapnak. Ez a gipsz változat méltán viseli a sivatagi rózsa nevet.

Sivatagi rózsa

A gipsz a természetben gyakran keletkezik az ember tevékenysége nyomán is. A szulfidos (kéntartalmú) ércek bányászata során, legtöbbször a pirit (FeS₂) mállásával gyakorta jelentkezik savasodás a talajban. A keletkező kénsav (H₂SO₄) rombolja a környezetet. Ha azonban a kénsav a környezetében kalciumforráshoz jut (ilyen például a kalcit (CaCO₃), a mészkő fő alkotója, a Mohs-skála harmadik, jövő héten bemutatandó tagja), a kalcium és a kénsav kémiai reakciója nyomán gipsz kristályosodik: a sav tartósan semlegesítődik, kivonódik a környezetből. Ezt a folyamatot használják ki világszerte, így Magyarországon is, a szulfidos meddőhányók környezeti kockázatának csökkentésére.

A gipsz természetes úton is így keletkezik agyagokban: a fejér megyei Gánton például a bauxitot fedő agyagrétegekben elszórtan megjelenő pirit mállásával gyönyörű, 5-10 cm-es gipszkristályok, akár 20 cm-t is elérő kristálycsoportok képződnek.

Gipszváltozatok

A gipsz évezredek óta ismert ásvány, igen sokféleképpen hasznosítjuk. Tömeges változata az alabástrom, amely szobrok és dísztárgyak készítésére puhasága, könnyű megmunkálhatósága révén kiválóan alkalmas. Szintén tömeges, de rostos-szálas felépítése miatt selyemfényű gipszváltozat a szelenit, amit szintén dísztárgyak készítésére használnak. A gipszből készült dísztárgyakat természetesen óvni kell a mechanikai hatásoktól, hiszen az alacsony keménység miatt könnyen karcolódnak, sérülnek.

A gipsz (CaSO₄•2 H₂O) egyik jellemző és számunkra fontos tulajdonsága, hogy hevítéskor víztartalmát két lépcsőben veszíti el. Elsőként vizének 3/4-e távozik el. Az így keletkező kalcium-szulfát-hemihidrát (CaSO₄•0,5 H₂O; ásványneve bassanit) víz hozzáadásával percek alatt vissza tud alakulni gipsszé. Valójában ez az a rejtélyes fehér por, amit - tévesen - gipsz néven árulnak a boltokban. Ha a gipszet tovább hevítjük, teljes víztartalmát elveszíti, és egy hatszöges (hexagonális) rendszerben kristályosodó vízmentes kacium-szulfát, úgynevezett esztrich-gipsz keletkezik.

A bassanit az építőiparban használt stukkógipsz, porként kerül forgalomba. Bő vízzel összekeverve percek alatt megszilárdul, újra finomszemcsés gipsszé alakul. Ugyanígy bassanitból készül a törött végtagok rögzítésére alkalmas gipszkötés is - mivel ez a kötés viszonylag nehéz, ma már gyakran könnyebb, kompozit anyagokkal helyettesítik. Az esztrich-gipsz (avagy égetett gipsz) vízzel keverve lassabban, csak néhány nap alatt szilárdul meg, viszont ellenállóbb, tartósabb anyag jön létre. Ebből készülnek a gipszkartonelemek, -falak. A gipszet használják még cementgyártásra és a mezőgazdaságban talajjavításra is.

* * *

Szómagyarázat

egyhajlású (monoklin) kristályrendszer: a kristályrendszerre jellemző minimális szimmetria vagy egy 180^o-os forgástengely (digir), vagy egy tükörsík.

hasad: ha egy ásványt megütve az síklapok mentén válik ketté, az ásvány hasad. (Ha az elválás egyenetlen felszín mentén történik, az ásvány törik.)

ikresedés: az ásványok körében gyakori, hogy kettő vagy több kristály - szerkezetileg meghatározott szabályok szerint - összenő. Ilyenkor ikerkristályról beszélünk. Az ikerkristályok létrejöhetnek úgy, hogy két kristály egy kristálylap mentén összenő (összenövési ikrek), de a két kristály át is nőhet egymáson (átnövési vagy penetrációs ikrek). Az ikerkristályoknál gyakran beugró kristálylapokkal találkozunk.

kristályrendszer: a kristályos anyagok térbeli (háromdimenziós), rendezett kristályrácsában szabályos ismétlődéseket (szimmetriát) találunk. Ez a belső szimmetria a kristályok külső alakjában is tükröződhet. A kristályok alaktani (kristálymorfológiai) jellemzésére e szimmetriákat tudjuk felhasználni. A szemmel is észlelhető szimmetriaelemek (síkra tükrözés, tengelyek szerinti forgatások, középpontra tükrözés) alapján a kristályokat hét kristályrendszerbe soroljuk: háromhajlású (triklin), egyhajlású (monoklin), rombos, háromszöges (trigonális), négyszöges (tetragonális), hatszöges (hexagonális) és szabályos (köbös). A kristályrendszer jellemző szimmetriaelemei határozzák meg, hogy az ásvány kristályrácsa milyen koordinátarendszerben írható le (kristálytani tengelyek).

Készült az Eötvös Loránd Tudományegyetem Ásvány- és Kőzettárának közreműködésével.

* * *

Az ELTE Ásvány-és Kőzettár elérhetőségei
1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C (földszint) - az ELTE Lágymányosi campusának déli, a Lágymányosi híd felé eső épülete
Telefon: [phone]
e-mail: [email protected]

Nyitva tartás
Az egyetemi szorgalmi időszakban (szeptember-december, február-május) hétfő, szerda, péntek: 10:00-16:00
Minden hónap utolsó vasárnapján: 10:00-16:00
Más időpontokban is fogadnak csoportokat előzetes egyeztetéssel.

Belépők
Teljes árú: 400 Ft
Kedvezményes (diák, nyugdíjas): 200 Ft
Családi jegy: 800 Ft
Csoportos jegy (minimum 10 fő): 2000 Ft
Díjtalan a belépés 6 éven alul és 65 év felett, mozgássérülteknek (+1 fő kísérőnek), valamint ELTE-s diákoknak és dolgozóknak.

Tárlatvezetés (csak előre bejelentett csoportoknak, maximum 40 fő)
Magyarul: 1500 Ft
Angolul, németül: 3000 Ft