Gips

Gips
Wüstenrose, 10 cm lang Gips als Sandrose
Chemismus	CaSO₄ • 2 H₂O
Kristallsystem	monoklin
Kristallklasse	2/m
Farbe	farblos, weiß
Strichfarbe	weiß
Härte nach Mohs	1,5 bis 2
Dichte	2,3 g/cm³
Glanz	Glas- und Seidenglanz
Opazität	durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch	muschelig
Spaltbarkeit	vollkommen
Habitus	prismatisch, tafelig
häufige Kristallflächen	___
Zwillingsbildung	Schwalbenschwanzzwillinge
Kristalloptik
Brechungsindices	n_a = 1.519 - 1.521, n_b = 1.522 - 1.526, n_c = 1.529 - 1.531
Doppelbrechung	___
Pleochroismus	___
optische Orientierung	zweiachsig (+)
Winkel/Dispersion der optischen Achsen	2v_z ~ 58°
weitere Eigenschaften
chemisches Verhalten	___
Wärmeleiteigenschaften	siehe: Temperaturleitfähigkeit
ähnliche Minerale	___
Radioaktivität	nicht radioaktiv
Magnetismus	nicht magnetisch
besondere Kennzeichen	___

Gips ist ein farbloses bis weißes Sulfat-Mineral des Calciums mit chemischer Zusammensetzung CaSO₄ • 2 H₂O, ist also chemisch gesehen Calciumsulfat (auch Kalziumsulfat). Gips ist in Wasser schwer löslich, hat eine sehr geringe Härte von 2, kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und hat eine weiße Strichfarbe.

Beim Erhitzen geht das Kristallwasser verloren und es entsteht zuerst ein Hemihydrat (auch Halbhydrat bzw. Bassanit genannt) mit der chemischen Formel CaSO₄ • ½ H₂O, bei weiterem Wasserverlust schließlich Anhydrit III (CaSO₄), das aber mineralogisch schlicht Anhydrit genannt wird.

Vorkommen und Gewinnung

Gips kommt sowohl massiv, in feinkörniger Form als farbloser, weißer, gelber, roter oder grauer Alabaster vor, als auch feinfaserig als Fasergips oder Atlasspat und auch kristallin als durchsichtiger Selenit. In Chihuahua (Mexiko) wurden Gips-Riesenkristalle von bis zu 15 m Länge entdeckt.

Gefunden wird das Mineral in verschiedenen Kristallformen: So sind die Kristalle oft sehr groß, plastisch biegsam, vollkommen spaltbar, dicktafelig, oft krummflächig, manchmal auch verzwillingt; andererseits kommt Gips auch rosettenartig verwachsen als so genannte Gipsrose oder Wüstenrose vor. Daneben finden sich manchmal durchsichtige Kristalltafeln, die als Marienglas bekannt sind. Als Polyhalit wird eine Gips-Varietät bezeichnet, welche mit Kaliumsulfat und Magnesiumsulfat verbunden, in den Steinsalzlagern von Staßfurt, Berchtesgaden und Ischl vorkommt. Alabasteraugen entstehen aus Calciumsulfat, das sich an einzelnen Stellen innerhalb eines Muttergesteins sammelte, bevor sich dieses gefestigt hatte, und dann später zu Alabasterkugeln verhärtete.

Gips entstand geologisch durch Auskristallisieren aus Kalziumsulfat-übersättigtem Meerwasser, und zwar wegen seiner geringen Wasserlöslichkeit als erstes Mineral noch vor dem Anhydrit. Man findet ihn aber auch als Verwitterungsprodukt sulfidischer Erze und in vulkanischen Schloten, wo er durch Reaktion von austretender Schwefelsäure mit Kalkstein entstehen kann.

Gips ist weit verbreitet. Wichtige Vorkommen sind in Mexiko, Algerien, Spanien, Italien und den USA zu finden. In Deutschland ist das Mineral unter anderem bei Osterode im Harz, Eisleben in Sachsen-Anhalt und Borken bei Kassel zu finden, als Bestandteil des Gipskeuper auch im Steigerwald, der Frankenhöhe und nördlich der Schwäbischen Alb.

Gips wird vorwiegend durch den Bergbau gewonnen, fällt aber heute auch zunehmend bei der Rauchgasentschwefelung als Rauchgasgips an.

Varietäten

α-Halbhydrat (CaSO₄ • ½ H₂O) entsteht in einem geschlossenen Gefäß (Autoklav) unter Nassdampfatmosphäre, bzw. drucklos in Säuren und wässrigen Salzlösungen. Aufgrund seiner höheren Dichte ist er Ausgangsstoff für härtere Gipse (Typ III, IV und V) und benötigt weniger Wasser, aber mehr Zeit zum Abbinden.

β-Halbhydrat (CaSO₄ • ½ H₂O) entsteht beim Brennen in einem offenen Gefäß unter normaler Atmosphäre. Beim Vermischen mit Wasser erfolgt innerhalb von Minuten eine Hydratation zum Dihydrat. Er ist Ausgangsstoff für die weicheren Gipse.

Anhydrit III (CaSO₄ • 0,x H₂O) entsteht bei Temperaturen bis 300 °C aus dem Halbhydrat. Bei Vorhandensein von Wasser, auch Luftfeuchtigkeit, bildet sich sehr schnell Halbhydrat.

Anhydrit II_s (CaSO₄) entsteht bei Temperaturen zwischen ca. 300 bis 500 °C, das _s steht für „schwerlöslich“. Beim Vermischen mit Wasser erfolgt die Hydratation innerhalb von Stunden und Tagen.

Anhydrit II_u (CaSO₄) bildet sich bei Temperaturen von 500 bis 700 °C aus dem Anhydrit II_s, das u steht dabei für „unlöslich“.

Anhydrit I (CaSO₄) ist die Hochtemperaturmodifikation des Gipses, sie bildet sich bei 1180 °C.

Verwendung als Rohstoff

Technisch nutzt man das Vermögen des Gipses, das durch Erhitzen (Brennen) teilweise oder ganz verlorene Kristallwasser beim Anrühren mit Wasser wieder aufzunehmen und dabei abzubinden. Bei Erhitzen auf etwa 110ºC entsteht so genannter gebrannter Gips (das oben erwähnte Hemihydrat), bei 130 bis 160 ºC Stuckgips, ein Gemisch aus viel Hemihydrat und wenig Anhydrit. Sehr hoch erhitzter Gips wird auch „totgebrannter Gips“ (Annalin) genannt, weil er mit Wasser nicht mehr abbindet.

In der heutigen Bautechnik wird Gips meist in Form von REA-Gips für Gipswandbauplatten für Zwischenwände als auch für Gipskartonplatten für den Trockenbau, als Grundstoff für verschiedene Putze und Trockenestriche verwendet, daneben auch als Grundierung und Füllmittel.

In der Medizin wird Gips für den Gipsverband verwendet: Dabei werden die betroffenen Gliedmaßen oder Gelenke zur Ruhigstellung und Stabilisierung mit feuchten Gipsbinden umwickelt, die dann innerhalb von Minuten aushärten und nach ungefähr zwölf Stunden voll belastbar sind.

In der Zahnmedizin wird Gips zur Herstellung von Situations-, Stumpf-, Säge-, Modellguss-, und Gegenbissmodellen sowie als Bestandteil des Alginat-Pulvers verwendet.

In der Zahntechnik ist Gips der wichtigste Rohstoff für Dentalgipse zur Herstellung von Modellen, die aus Abformungen der Mund- und Zahnsituation erstellt werden. Nach der Norm für Dentalgipse EN ISO 6873 werden fünf Typen unterschieden:

Typ I (Abformgips, β-Halbhydrat)
Typ II (Alabastergips, β-Halbhydrat)
Typ III (Hartgips, α-Halbhydrat)
Typ IV (Superhartgips mit niedriger Expansion, α-Halbhydrat)
Typ V (Superhartgips mit hoher Expansion, α-Halbhydrat)

In der bildenden Kunst wird Gips sehr oft für die Erstellung von Skulpturen verarbeitet, in der Technik für die Erstellung von Formen und Modellen verwendet. Marienglas spielt auch heute noch bei Kirchen- und Alabaster-Restaurierungen eine wichtige Rolle, während der totgebrannte Gips auch gerne als Zusatzstoff (Streckmittel) für Malerfarben verwendet wird, da er zu billigeren Produkten führt, ohne die Farbqualität stark zu beeinträchtigen. Auch wird es für Grundierungen in der Tafelmalerei oder auch als Goldgrund (Assis) verwendet. Gips kommt in diesem Zusammenhang auch unter Namen wie Alabasterweiß, Analin, Anhydrit, Bologneser Kreide, Federspat, Leichtspat oder Marienglas in den Handel.

Schließlich besteht auch die Schulkreide aus Gips.

Gips als Baustoff

Da der abgebundene Gips eine gewisse Wasserlöslichkeit besitzt, werden Gipsbaustoffe überwiegend nur für den Innenausbau Verwendung finden. Im geschützten Außenbereich müssen Gipsbaustoffe imprägniert werden. Früher wurde Gips auch für Stuckarbeiten an Fassaden eingesetzt und mit Leinöl imprägniert. Weil Gips hygroskopisch (wasseranziehend) ist und daher bei schlechtem Einbau, schlechter Pflege oder Lüftung zu Verfärbungen und Verpilzungen neigt, ist er im Nasszellen- und im Kellerbereich nur eingeschränkt zu verwenden. Bei Renovierungsarbeiten wird Stuckgips verwendet, um kleine Risse und Löcher in den Wänden zu schließen. Im Neubau werden Gipsputze oder auch Gipskartonplatten verwendet, um auf rauem und unebenem Mauerwerk eine streich- und tapezierfertige Oberfläche herzustellen. Daneben beruhen auch manche Estriche auf einer Basis aus Gips. Statisch nicht belastete Trennwände werden heute oft aus Gipskartonplatten mit Metallunterkonstruktion oder aus Gipswandbauplatten hergestellt. Daneben wird Gips zum Befestigen von Dosen für Elektroinstallationen in Rohbauwänden verwendet. Die Geschwindigkeit des Abbindens wird durch Zugabe von Zitronensäure reguliert.

Im baulichen Brandschutz verwendet man bevorzugt Gips, da er bei relativ geringem Gewicht einen großen Feuerwiderstand bietet; den Schutz bewirkt das Kristallwasser des Dihydrats, das im Brandfall verdampft und auf der dem Brand zugewandten Seite einen schützenden Dampfschleier bildet.

Modell- und Formengips

Bei der Anwendung als Modell- oder Formengips werden erhöhte Anforderungen an die Reinheit der Gipsrohstoffe und an die Aufbereitung gestellt. Durch eine feinere Aufmahlung und geringere Anteile an Fremdmineralien wird eine gleichmäßigere Oberflächenstruktur erzielt. Durch die Verwendung von α-Halbhydrat (entsteht unter Wasserdampfdruck und hat eine höhere Dichte) können höhere Festigkeiten der Formteile erreicht werden, in diesem Zusammenhang wird auch von Hartgips gesprochen.

Weitere Anwendungsgebiete

Des Weiteren wird Calciumsulfat auch als Lebensmittelzusatzstoff (E 516) eingesetzt. Als eines der zwölf Schüßler-Salze findet es als Heilmittel Verwendung.

Geschichte

Schon in der Antike wurde Gips als Baumaterial verwendet. In Griechenland wurde es wegen seiner leichten Bearbeitbarkeit für Bauornamente an den Häusern genutzt. Die Römer schließlich entdeckten, dass durch starkes Erhitzen eine Substanz entsteht, die mit Wasser vermischt aushärtet und als Putz verwendet werden kann.

Siehe auch: Liste von Mineralen

Weblinks

Informationen vom Bundesverband der Gipsindustrie