GESSO
GESSO (gr. γύψος; lat. gypsum; fr. gypse, plâtre; sp. yeso; ted. Gips; ingl. gypsum, plaster)
Mineralogia. - Il gesso è un minerale che appartiene ai solfati idrati e cristallizza nella classe prismatica del sistema monoclino con le costanti a : b : c = 0,69894 1 : 41241 : β = 98° 58′ (Des Cloizeaux). I cristalli hanno di solito un abito semplice e poco variabile; prevale la combinazione delle forme {110}, {111} e {010}, con sviluppo predominante di una di esse, da cui risulta l'abito prismatico (fig. 2, nn. 1 e 2) o quello, abbastanza comune, della fig. 2, n. 3. Per curvatura delle facce di {111} e di {103}, i cristalli assumono un abito lenticolare (fig. 2, n. 5). Frequenti i geminati per compenetrazione o per contatto, secondo il pinacoide (100) (fig. 2, n. 4) e quelli secondo (101) detti geminati a ferro di lancia o a coda di rondine per la forma che ne deriva se le facce dei due individui sono incurvate (fig. 3). Associazioni di cristalli lenticolari dànno luogo a forme imitative; molto caratteristiche quelle che sembrano ripetere le disposizioni dei petali di una rosa (rose del deserto; fig. 1). Il gesso ha sfaldatura facile e perfetta secondo (010), imperfetta secondo (100) e (111) con frattura rispettivamente concoide e fibrosa. Lucentezza vitrea o madreperlacea; trasparente oppure opaco; di solito incoloro, qualche volta, specie negli aggregati, colorato in grigio o leggermente in giallo e in rosa. Durezza 1,5-2; peso specifico 2,32. Otticamente positivo, piano degli assi ottici, a temperatura ordinaria, parallelo al pinacoide (010), la bisettrice acuta fa con l'asse c un angolo di 52° 30′. Indici principali di rifrazione, per la linea D e angolo degli assi ottici (2V), secondo Dufet:
L'angolo degli assi ottici decresce sensibilmente con l'elevarsi della temperatura e a 91°,9 il minerale appare monoassico.
La cella elementare avente i lati paralleli agli assi cristallografici ha le costanti: α0 = 10,47 Å b0 = 15,15 Å c0 = 6,28 Å β = 98° 58′ e contiene 8 molecole del composto. Il motivo che si ripete nell'edificio reticolare può esprimersi in modo molto scmplice supponendo una croce di tre assi coordinati ortogonali, di cui il primo e il secondo siano rispettivamente paralleli a [ī01] e [010]. Nell'origine degli assi si trova il centro d'equilibrio di un atomo di calcio, lungo le due metà del primo e del terzo asse si trova invece il centro di un atomo di zolfo, ciascuno appartenente ad un tetraedro SO4 e ad una distanza eguale alla somma dei raggi ionici Ca++ + O--. Sulle due meti dell'asse [010], a contatto con il calcio, sta poi una molecola d'acqua. Da tale struttura fu ricavata la seguente rappresentazione stereochimica (Onorato; fig. 4).
Oltre che in cristalli isolati il gesso si presenta in aggregati diversi: lamellare, scaglioso, granulare, saccaroide, compatto. La varietà compatta translucida, ceroide, simile a marmo, è detta alabastro gessoso per distinguerla dall'alabastro propriamente detto che invece è carbonato di calcio. La Sericolite è una varietà fibrosa con viva lucentezza sericea. Selenite o specchio d'asino sono sinonimi per indicare la varietà a grossi cristalli con perfetta sfaldatura. Montmartrite è il nome assegnato da Delamatherie al gesso di Montmartre che contiene carbonato di calcio.
I grandi giacimenti di gesso devono in gran parte la loro origine a deposito in seno alle acque del mare in cui il solfato di calcio si trova abbondantemente disciolto. Ma il minerale può anche essersi formato per idratazione dell'anidrite o per azione dell'acido solforico su rocce calcaree o su altre masse minerali capaci di fornire il calcio. Acido solforico si produce in natura per ossidazione dello zolfo o di solfuri metallici, e in seguito a diretta combinazione di vapor d'acqua con gas SO2; perciò il gesso, oltre che in terreni di natura sedimentaria, si conviene in terreni vulcanici, in giacimenti metalliferi e anche in giacimenti di torba e di carbon fossile. In Italia bei cristalli di gesso si trovano nei giacimenti zolfiferi di Sicilia e nelle gessaie dell'Emilia. Limpidi e incolori sono quelli della miniera antimonifera delle Cetine (Siena) e della miniera di cinabro di Cortevecchia (Grosseto). La sericolite è comune nelle litoclasi dei gessi appenninici. Tra i giacimenti di alabastro gessoso possiamo ricordare le due località tanto note: Castellina Marittima e Volterra, dove è oggetto di attiva lavorazione (vedi gessose, rocce).
Chimica. - Il gesso è solfato di calcio idrato. Il solfato di calcio può essere anidro e idrato. L'anidro si conosce in due modificazioni: l'anidrite solubile (instabile) e l'anidrite naturale (stabile). Con acqua dà origine a due idrati: il biidrato CaSO4•2H2O (gesso comune) e il semiidrato CaSO4•1/2 H2O (gesso da presa, da fabbrica, da stucchi).
Le relazioni di equilibrio (Van 't Hoff) che intercorrono fra l'acqua, le due modificazioni del solfato di calcio anidro e i due idrati sono indicate nel diagramma della fig. 5 dove sono riportate in funzione della temperatura le tensioni di vapore dell'acqua, e del gesso in presenza rispettivamente di: anidrite naturale, anidrite solubile, semiidrato. Le tempemture di trasformazione alle quali, come si osserva sulla figura, il gesso si disidrata a contatto con la soluzione acquosa e si trasforma negli altri prodotti di disidratazione sono le seguenti: a 63°,5 e 175 mm. Hg, CaSO4•2H2O si trasforma in anidrite naturale; a 93° e 588 mm. Hg, CaSO4•2H2O si trasforma in anidrite solubile; a 107° e 971 mm. Hg, CaSO4•2H2O si trasforma in semiidrato.
Il gesso è poco solubile in acqua. La sua solubilità aumenta con la temperatura fino ad un massimo di 37-38° (fig. 7); diminuisce poi lievemente fino a circa 65° e rapidamente quando si è oltrepassata questa temperatura. Nel primo tratto della curva di solubilità il solido a contatto con la soluzione è CaSO4•2H2O, nel secondo è l'anidrite naturale. La solubilità dell'anidrite solubile (modificazione instabile) è più elevata di quella della naturale.
Il gesso perde facilmente la sua acqua di cristallizzazione. La curva di riscaldamento riprodotta nella fig. 6 mostra due rallentamenti nella velocità di salita della temperatura. Il primo a 128° corrisponde alla disidratazione parziale con formazione di semiidrato, il secondo a 163° alla disidratazione completa. Se si continua il riscaldamento al disopra di 200° si osserva che quanto più alta è la temperatura raggiunta tanto più difficilmente l'anidrite riacquista l'acqua di cristallizzazione e a circa 600° non è più praticamente suscettibile di idratarsi (gesso stracotto o cotto a morte).
Il semiidrato impastato con acqua si discioglie in parte dando luogo a una soluzione che è soprassatura rispetto al biidrato e dalla quale perciò cristallizza CaSO4•2HBO. La separazione avviene sotto forma di aghi sottili tenacemente aderenti gli uni agli altri. La soluzione così impoverita discioglie nuovo semiidrato; da essa si separa ancora CaSO4•2H2O, e così di seguito fino a completo indurimento del prodotto. Le masse che si ottengono impastando il semiidrato con acqua sono plastiche prima di indurire e si possono per questo modellare con facilità.
Tecnologia. - La pietra da gesso viene frantumata o polverizzata e disidratata quindi scaldando a temperature stabilite. La cottura, che determina il tipo del prodotto commerciale, ha lo scopo di ridurre fino al grado voluto o eliminare completamente l'acqua di cristallizzazione del gesso. Fra 120° e 180° si ottiene il semiidrato di cui si conoscono diverse qualità che si differenziano soprattutto per la purezza e per il grado di finezza (gesso per intonaci, per stucchi, per forme e modelli); fra 200° e 300° l'anidrite solubile, a presa più lenta, usata su larga scala per la confezione di lastre; fra 800° e 1000° il gesso da pavimenti o gesso idraulico, che pur avendo una presa molto lenta ha un buon indurimento e proprietà idrauliche simili a quelle del cemento bianco. I diversi sistemi di cottura adoperati attualmente si possono raggruppare in due tipi. In uno, discontinuo, il materiale crudo ridotto in polvere molto fine viene introdotto in caldaie di ferro riscaldate esternamente: la polvere è smossa per mezzo di agitatori meccanici. Nell'altro, che permette un funzionamento continuo, il materiale in pezzi viene disidratato in un essiccatore rotativo e in seguito opportunamente molito a seconda degli scopi a cui è destinato.
Usi. - Oltre che nelle arti della costruzione e della decorazione (v. più oltre) il gesso è largamente adoperato nell'industria del cemento portland in quanto la sua presenza (se contenuta entro certi limiti) determina un rallentamento della presa. Lo si usa in agricoltura come ammendamento (v. appresso), nella carica della carta e della gomma, nell'industria dei colon (bianco minerale, bianco d'alabastro). È stato inoltre utilizzato per la fabbricazione dell'acido solforico, perché riscaldato a temperatura elevata insieme con sabbia o argilla e carbone svolge SO2 e fornisce contemporaneamente un cemento di discreta qualità. Notevole quantità di gesso sono adoperate nell'industria dell'ammoniaca sintetica per preparare solfato ammonico.
Uso del gesso in agraria. - Nella pratica agraria il gesso è largamente usato come ammendamento in quanto agisce sul terreno a) come solubilizzante; b) come disalcalinizzante; c) come mobilizzante; d) come coagulante.
a) I feldspati reagiscono con solfato di calcio e dànno, per doppia decomposizione, silicato di alluminio e calcio e solfato di potassio solubile.
b) In terreni eccessivamente alcalini il solfato di calcio reagisce col carbonato di sodio, e dà, per doppio scambio, solfato di sodio e carbonato di calcio. Al posto, cioè, del carbonato alcalino subentra il solfato sodico, sale neutro. Un'azione altrettanto benefica si manifesta nei terreni già trattati con nitrato di soda e successivamente con gesso. Il nitrato sodico, per il forte potere assimilativo che la pianta esercita sull'anione nei confronti del catione, si comporta, praticamente, come sale alcalino; l'intervento del gesso corregge questa alcalinità.
c) Il gesso mobilita la potassa. È noto infatti che il carbonato potassico che si produce continuamente negli strati superiori del terreno per ossidazione di residui organici è trattenuto tenacemente da questi strati superiori (potere assorbente del terreno), talché non presenta alcuna utilità per le piante a radici profonde. L'aggiunta di gesso trasforma il carbonato in solfato potassico, assai più diffusibile e capace perciò di emigrare verso gli strati profondi.
d) Il gesso coagula l'argilla colloidale correggendo i terreni argillosi eccessivamente compatti. Tale azione è comune ai sali solubili di calcio ed è specifica sul catione Ca. È vero che nel caso del gesso l'anione SO4 agisce in senso contrario; ma è dimostrato che questa azione attenua, ma non annulla l'altra, la quale resta prevalente.
Il gesso può essere indifferentemente usato crudo o cotto, purché finemente polverizzato; occorre solo tener presente che quello crudo contiene dal 10 al 12% d'acqua.
Uso del gesso nelle arti edilizie e decorative. - In questo campo di applicazioni è necessario anzitutto tenere presente le qualità di gesso che differiscono tra loro a seconda 1. della finezza di macinazione; 2. della qualità della pietra adoperata 3. della purezza. Il gesso buono è bianco, untuoso al tatto, mentre il gesso di qualità scadente è arido e di un bianco giallastro. Questo materiale trova le sue principali applicazioni nella costruzione edilizia dove in molti casi rende preziosi servizî, tanto dal lato costruttivo quanto da quello estetico.
In linea di massima, e come per altri materiali a rapida presa, esso va impastato in piccole quantità e messo subito in opera, ché una volta indurita la pasta è inutilizzabile. La preparazione si fa in recipienti di legno, ben puliti da residui d'impasti precedenti e da materie estranee.
Gli usi di questa materia in architettura si possono classificare in due gruppi principali: applicazioni costruttive vere e proprie (elementi costruttivi, come lastre, tavelle, mattoni forati, muratura di tramezzi e vòlte sottili, fissaggio di grappe, serramenti, opere in metallo, intonachi, ecc.), e in applicazioni decorative (ornamentazioni di stucco bianco o colorato, cornici, rivestimenti decorativi, lucidati, ecc.).
A seconda della lavorazione si usano diverse qualità di gesso che l'industria acconciamente produce, e cioè il gesso comune, o gesso da costruzione (o grosso o da fabbrica) e il gesso da stucco e da modellatori, che nelle sue qualità più raffinate è detto scagliola e alabastro. Il primo gruppo comprende i gessi provenienti da pietra comune e polverizzata un po' grossolanamente. Servono appunto per riunire insieme materiali costruttivi. La fabbricazione di lastre, di tavelle, di laterizî forati di pasta di gesso si fa con appositi stampi; si può anche conferire maggiore resistenza a questi prodotti rinforzandoli con fibre legnose, tessuti, reti o fili metallici, annegati nell'impasto nel momento del getto.
Il gesso da modellatori o da stucco è una qualità ottenuta con la cottura e la macinazione di pietre molto pure: il gesso da modelli deve essere della più grande finezza e regolarità di macinazione. La scagliola è il gesso più puro prodotto dall'industria ed è usata specialmente per piccole figure decorative, e nella chirurgia e nell'arte dentaria.
Esiste ancora un'altra qualità di gesso detta da pavimenti o idraulico, usata specie in Germania, che deriva dalla calcinazione della pietra a una temperatura molto alta (950°) in forni simili a quelli della calce. Questa qualità di gesso impastata con acqua dà una malta dalla presa molto meno rapida, ma in compenso di qualità meccaniche più resistenti. C'è poi il gesso-cemento che si ottiene mediante un bagno in soluzione satura allumata dopo la cottura, e con altro susseguente trattamento termico. Ne deriva una presa più lenta, di maggiore durezza; i lavori fatti con questo gesso-cemento possono essere lucidati e lavati con acqua senza danno. Il gesso, misto a calce idrata e sabbia o pozzolana, dà la cosiddetta malto bastarda di gesso che ha una presa più lenta e una resistenza maggiore del gesso puro.
Tutte le applicazioni del gesso vanno fatte solo in locali riparati dall'umidità, e perciò mai all'esterno (anche dalle esalazioni di carbonato di ammoniaca, come nelle latrine e nelle stalle), perché la pasta di gesso ha la proprietà di assorbire l'umidità rigonfiando e perdendo la sua coesione: questa proprietà è attenuata dalla mescolanza di altre sostanze, come calce bianca idrata e soluzioni sature di allume. Si può anche proteggere la superficie dei manufatti di gesso con strati di olio di lino, che però conferiscono alla superficie un colore giallognolo. Per rallentare la presa della pasta di gesso si possono usare, oltre la calce bianca, l'allume, il latte, le colle, l'albume d'uovo, ecc. Le coloriture della pasta si ottengono mescolandovi ossidi colorati, solfati di ferro, di rame, di zinco, ecc. Volendo invece colorire delle superficie gessose, è necessario prima renderle impermeabili con cera diluita in acqua ragia o con latte caseinato bollito o con olio di lino.
La polvere di talco, sparsa su manufatto ancora umido e susseguenti strofinature con panno soffice e nuovi spargimenti di talco, conferisce alla superficie un lucido discreto di bellissimo aspetto.
Le arti figurative adoperano il gesso per i modelli, le forme, le riproduzioni, i calchi di sculture, la decorazione in rilievo, la pittura murale, la doratura, la imprimitura di tele e tavole. Per servirsi del gesso da presa lo si versa in acqua ben pulita, distribuendovelo regolarmente senza grumi, finché la polvere abbia raggiunto il pelo dell'acqua. Allora con una spatola o un frullino o un pennello morbido si agita il liquido quanto è necessario per garantire l'omogeneità della pasta, avendo cura di non insistere troppo, ché altrimenti il gesso perde la sua forza, o, come si dice, si "snerva", si "spresa". Il miscuglio si va rapprendendo gradatamente, e viene adoperato a quel grado di densità più confacente all'effetto che se ne attende. Finché è liquido, si applica col pennello; molle, o più duro, con la spatola e con la mano. La presa può venire affrettata in varî modi, del quale il più usato consiste nell'aggiunta di un poco di sale comune all'acqua. Si adopera anche una soluzione di allume, che ha pure il vantaggio di renderlo più duro. Se poi il gesso è "focoso", ossia troppo sollecito, se ne ritarda la presa con i metodi già accennati. Facendo presa si riscalda, e di questo fatto occorre talvolta tener conto nei lavori delicati.
Lo scultore ha nel gesso un prezioso ausiliario che gli permette di trasformare facilmente e fedelmente la sua opera in una materia più stabile dell'argilla o della cera o della plastilina che gli servirono per modellarla; o anche oi crearia in esso direttamente (medaglie, piccola scultura). Questa trasformazione, che gli è necessaria per procedere alle ulteriori operazioni di traduzione in marmo o in metallo, consta di due successive operazioni: la forma perduta e il getto in gesso. Si tratta in sostanza di chiudere l'opera da riprodurre in un involucro che su di essa aderisca perfettamente sposandone le particolarità più minute, con accorgimenti che permettano di aprirlo, estrarne l'originale, rinchiuderlo e gettare infine nel cavo il gesso che dovrà prendere esattamente il posto dell'originale (Per il procedimento v. forma; getto). (V. tavv. CXLI e CXLII).