石膏：詳細・その他
概要
石膏（せっこう、Gypsum）は、化学組成が硫酸カルシウム二水和物（CaSO₄·2H₂O）である鉱物です。その名前は、ギリシャ語の「gypsos」（石膏、漆喰）に由来しています。地球上で広く見られる堆積鉱物であり、主に塩湖やラグーン（潟）などの蒸発環境で形成されます。その特徴的な性質から、古くから建築材料、彫刻、美術工芸品、そして現代では製紙、塗料、肥料、医薬品など、多岐にわたる分野で利用されています。
石膏は、その純度や産状によって、様々な名称で呼ばれることがあります。純粋なものは無色透明で、「セルライト」（selenite）と呼ばれます。これは、結晶が板状に発達した美しい標本として知られています。やや不透明で、白っぽいものは「アラバスター」（alabaster）と呼ばれ、彫刻材料として古くから重宝されてきました。また、繊維状に発達したものは「サテン・スパイク」（satin spar）と呼ばれ、独特の光沢を放ちます。これらの変種は、いずれも同じ化学組成を持つ石膏ですが、結晶の形態や含まれる不純物によって外観が異なります。
石膏の最も特徴的な性質の一つは、加熱することによって結晶水を失い、「焼石膏」（plaster of Paris）（CaSO₄·½H₂O）に変化することです。この焼石膏は、水と混ぜると再び結晶水を吸収して硬化するという性質を持ちます。この性質を利用して、石膏ボードや漆喰などの建築材料が作られています。また、急激な温度変化や圧力を受けると、結晶構造が破壊されて粉末状になることもあります。
生成と産状
石膏は、主に水中に溶解していた硫酸カルシウムが蒸発によって濃縮され、結晶として析出することによって生成されます。このプロセスは、蒸発岩（evaporite）の形成として知られています。したがって、石膏はしばしば、岩塩（ハライト）、アンハイドライト（無水石膏）、ドロマイト、石灰岩などの堆積岩と共存して産出します。
大規模な石膏の層は、地質学的な歴史において、海が干上がった場所や、陸地の内陸にあった塩湖で形成されました。これらの場所では、長期間にわたる蒸発作用によって、大量の硫酸カルシウムが堆積し、厚い石膏層を形成しました。これらの石膏層は、しばしば石油や天然ガスの貯留層のキャップロック（蓋岩）としても機能することがあります。
石膏は、地表近くの堆積岩の他に、火山活動に伴って熱水脈中に生成されることもあります。また、鉱床の酸化帯や、石灰岩やドロマイトの風化によって二次的に生成されることもあります。このように、生成環境は多様ですが、多くは水との関連が深い鉱物です。
物理的・化学的性質
石膏のモース硬度は2であり、爪で傷をつけることができるほど柔らかい鉱物です。比重は、2.3〜2.4程度です。結晶系は単斜晶系に属します。結晶は、板状、針状、柱状、粒状など、多様な形態をとります。無色透明なセルライトは、しばしば平たい板状の結晶として産出します。アラバスターは、微細な結晶が集まって緻密な塊状をなしており、白色不透明です。サテン・スパイクは、平行に並んだ繊維状の結晶からなり、絹のような光沢を示します。
石膏は、水にわずかに溶解しますが、その溶解度は温度によって変化します。冷水よりも温水に溶けやすい性質があります。加熱すると、結晶水を失って焼石膏に変化します。この反応は可逆的であり、焼石膏に水を加えると硬化します。
化学的には、石膏は比較的安定した化合物ですが、強酸には溶解します。また、高温下では分解して酸化硫黄を発生することもあります。
石膏の利用
石膏の利用は、そのユニークな性質、特に焼石膏への転化と硬化の性質に起因しています。以下に主な用途を挙げます。
建築材料
石膏ボードは、現代の建築において最も一般的な建材の一つです。石膏ボードは、焼石膏の粉末を水で練り、紙で挟んで板状にしたもので、防火性、断熱性、遮音性に優れ、加工も容易であるため、内壁や天井の仕上げ材として広く使用されています。また、漆喰（しっくい）は、石灰石や石膏を焼いて作られる伝統的な壁材であり、耐火性、調湿性、意匠性に優れています。
美術工芸・彫刻
アラバスターは、その均質で緻密な質感から、古くから彫刻や装飾品の材料として利用されてきました。古代エジプトやメソポタミア文明においても、装飾品や棺の装飾に用いられていたことが知られています。また、現代においても、模造品や工芸品の素材として使われることがあります。
農業
石膏は、土壌改良材としても利用されます。特に、粘土質の土壌に石膏を施用することで、土壌の団粒構造を促進し、水はけや通気性を改善する効果があります。また、カルシウムや硫黄の供給源としても機能します。
製紙・塗料・ゴム工業
製紙においては、塗工剤として紙の表面を滑らかにし、印刷適性を向上させるために使用されます。塗料においては、増量剤や顔料として、塗膜の強度や白色度を高めるのに役立ちます。ゴム工業では、充填剤としてゴムの補強やコスト削減に用いられます。
医薬品・食品
焼石膏は、医療分野で骨折時のギプス固定材として広く利用されています。また、食品添加物としても利用されており、豆腐の凝固剤（にがり）の主成分としても知られています。その他、一部の医薬品の錠剤の結合剤や賦形剤としても使われます。
歴史的背景
石膏の利用は、人類の歴史と深く結びついています。古代エジプトでは、ピラミッドの建設において、石膏を加工した漆喰が目地材や壁面の装飾に用いられていました。また、古代ギリシャやローマでも、石膏は建築材料や彫刻材料として重要な役割を果たしました。特に、ローマ時代に発展した「漆喰」（opus caementicium）は、石膏を骨材と混ぜて作られ、現代のコンクリートの原型とも言えるもので、その耐久性は驚異的です。
中世ヨーロッパにおいても、石膏の利用は続けられ、特に教会建築などにおける装飾技法として発展しました。ルネサンス期には、石膏を用いた繊細な装飾彫刻が盛んに行われました。近代に入ると、石膏ボードの製造技術が確立され、建築分野での石膏の利用は飛躍的に拡大しました。
その他の側面
石膏は、その美しさから、鉱物コレクターの間でも人気のある鉱物です。特に、透明で美しいセルライトの結晶は、愛好家によって収集されています。また、一部の石膏の産地では、洞窟内に巨大な石膏の結晶が形成される「結晶洞」が発見されており、その幻想的な景観は世界的に有名です。
一方で、石膏は水に溶けやすい性質を持つため、湿度の高い環境では劣化しやすいという側面もあります。そのため、石膏製品の保存や使用には、適切な環境管理が求められる場合もあります。
まとめ
石膏は、その化学組成（硫酸カルシウム二水和物）に起因するユニークな性質、すなわち加熱による結晶水放出と、水との再結合による硬化という特性により、古くから現代に至るまで、人類の生活に不可欠な鉱物であり続けています。建築材料としての石膏ボードや漆喰、美術工芸品、農業、製紙、医薬品など、その用途は非常に多岐にわたります。生成環境は主に蒸発岩ですが、火山活動や風化によっても生成され、地球上の様々な場所で採取されます。その柔らかな性質と多様な結晶形態は、鉱物としての魅力も兼ね備えており、コレクターや愛好家にも親しまれています。石膏は、私たちの身の回りの様々な製品や建造物、そして自然環境においても、重要な役割を果たしている鉱物と言えるでしょう。
