V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 147
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- Helge Vincent Scholz
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1 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 147 Eigenschaften Sauerstoffsalze mit O in planarer 3er-Koordination: [CO 3 ] 2, [NO 3 ], ([BO 3 ]- und [BO 4 ]-Komplexe) Anionenkomplexe isolierte Moleküle: Carbonate und Nitrate Isotypie verknüpfte Moleküle: Borate (s. Silicate) kovalente Bindung im Molekül, aber Ionenkristall geringe Härte geringe thermische Stabilität häufig Evaporite gesteinsbildend
2 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 148 Oxide und Hydroxide H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Fr Ra Ac U Carbonate, Nitrate und Borate H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Fr Ra Ac
3 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 149 V/A. Nitrate V/A.01-10: Nitronatrit Na[NO 3 ] (Natron- o. Chilesalpeter) Bildung durch biogene Reaktion leicht wasserlöslich: Bildung unter extrem ariden Bedingungen Chile: 600 km lange Lagerstätte, extrem trockenes Hochgebirgstal wichtigstes Nitrat-Mineral Stickstoffdüngemittel chemische Industrie: Salpetersäure Sprengstoff Konservierungsmittel
4 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 150 V.B V.F: Carbonate gesteinsbildend, steiniges Aussehen ökonomisch sehr wichtige Minerale sehr hohe Doppelbrechung meist farblos oder gefärbt, keine Eigenfarbe geringe Härte (<5) Reaktion mit Säuren (CO 2 -Bildung) oft gute Spaltbarkeit
5 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 151 V.B V.F: Carbonate V/B: wasserfreie Carbonate ohne weiteres Anionen V/B.02: Calcit-Reihe CaCO 3 V/B.03: Dolomit-Reihe MgCa[CO 3 ] 2 V/B.04: Aragonit-Reihe CaCO 3 V/C: wasserfreie Carbonate mit weiteren Anionen V/C.01 Azurit-Gruppe Cu 3 [OH CO 3 ] 2 V/D: wasserhaltige Carbonate ohne weitere Anionen V/E: wasserhaltige Carbonate mit weiteren Anionen V/F: Uranylcarbonate ([UO 2 ] 2+ -[CO 3 ] 2 )
6 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 152 V/B.02: Calcit-Reihe trigonal, R 3c homöotyp zu NaCl V/B Calcit CaCO 3 V/B Magnesit MgCO 3 V/B Siderit FeCO 3 V/B Rhodochrosit MnCO 3 V/B Smithsonit ZnCO 3
7 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 153 V/B.03: Dolomit-Reihe trigonal, R 3 homöotyp zu Calcit V/B Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 V/B Ankerit Ca(Fe,Mg,Mn)(CO 3 ) 2 V/B.04: Aragonit-Reihe rhombisch, P mcn V/B Aragonit CaCO 3 V/B Strontianit SrCO 3 V/B Witherit BaCO 3 V/B Cerussit PbCO 3
8 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 154 V/B. Wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen A[CO 3 ] Ni 2+ Mg 2+ Zn 2+ Co 2+ Fe 2+ Cd 2+ Mn 2+ Ca 2+ Pb 2+ Sr 2+ Ba 2+ r [Å] 0,69 0,72 0,75 0,76 0,78 0,95 0,97 1,00 1,18 1,25 1,42 Calcit-Typ (auch Borate und Nitrate) Aragonit-Typ Isomorphie: Mischkristalle ( feste Lösungen ) (Mg,Fe)CO 3 (Zn,Fe)CO 3 (Fe,Mn)CO 3 (Ca,Mn)CO 3 Diadochie: kleine Mengen Mg, Fe, Mn, auch Ba, Sr, Pb auf Ca-Plätzen im Calcit Phasenneubildung: Verdopplung von c (Homöotypie) Dolomit-Typ: CaMg [CO 3 ] 2 CaFe [CO 3 ] 2
9 Isomorphie = Isotypie + gleiche chemische Bindung Mischkristall-Reihen mit Endgliedern statistische Besetzung der Strukturplätze Magnesit Breunnerit Pistomesit Mesitinspat Siderit Mg[CO 3 ] (Mg x Fe 1 x )[CO 3 ] Fe[CO 3 ] (Mg,Fe)[CO 3 ] 155 Broken Hill, Australien (Fe 0.87 Mn Mg )CO 3 Kalgoorlie, Australien (Fe 0.77 Mn Mg 0.22 )CO 3 Kambalda, Australien (Fe 0.15 Mn Mg 0.85 )CO 3 Exmoore, GB (Fe 0.66 Mn 0.21 Mg 0.13 )CO 3 Sheltand Lindsey, GB (Fe Mn Mg 0.95 )CO 3 Mount Bishoff, Tasmanien (Fe 0.19 Mn Mg 0.75 )CO 3 Magnesit Siderit Rhodochrosit
10 156 Diadochie = fremde Elemente auf Strukturplätzen statistische Besetzung der Plätze Calcit: Ca Mn, Fe sonst: Ankerit CaFe[CO 3 ] 2 sonst: Kutnahorit CaMn[CO 3 ] 2 (Dolomit-Struktur) Calcit: Ca Pb, Sr, Ba sonst: Cerussit PbCO 3 sonst: Strontianit SrCO 3 sonst: Witherit BaCO 3 (Aragonit-Struktur) Calcit: Ca Seltenerdelemente sonst: Bastnäsite
11 157 Phasenneubildung Magnesit MgCO 3 Calcit CaCO 3 Dolomit CaMg[CO 3 ] 2 Aragonit CaCO 3 systematische Besetzung andere Koordination
12 158 Diadochie vs. Isomorphie Diadochie Ersetzbarkeit in relativ geringen Mengen? Isomorphie größere Mengen (Mischkristallbildung) keine klare Abgrenzung!
13 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 159 V/B Calcit CaCO 3 (Kalkspat) Durchläufer -Mineral magmatisch (Karbonatit-Vulkanismus) hydrothermal: Ganggestein (Erzlagerstätten) metamorph Marmor, Skarne sedimentär: Fällung, Pflanzen- und Tierreste (Muschelkalk) gesteinsbildend: Kalkstein hohe Doppelbrechung: Isländischer Doppelspat formen- und flächenreichstes Mineral perfekte Spaltbarkeit, schäumt unter kalter HCl häufig Lumineszenz (SE)
14 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 160 V/B.02-20: Calcit CaCO 3 (Kalkspat) extreme wirtschaftliche Bedeutung Rohstoff für Bindemittel-, Glas-, Hütten-, Kunststoff- und chemische Industrie Bau- und Dekorstein, Schotter und Split Düngemittel V/B.02-40: Siderit FeCO 3 wird beim Erhitzen schwarz und T magnetisch (FeCO 3 Fe3 O 4 + CO 2 ) Erzmineral: leichte Verhüttbarkeit, Mn-Gehalte (Eisenspat)
15 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 161 V/B.03-10: Dolomit CaMg[CO 3 ] 2 gesteinsbildend hauptsächlich hydrothermale Bildung: Gang- und Hohlraumfüllung; regionalmetamorph (Linsen) wichtiger Rohstoff für Feuerfest-, Glas- und Baustoffindustrie Doppelsalz
16 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 162 V/B Aragonit CaCO 3 meist verzwillingt höhere Dichte (2.95 g/cm 3 ) als Calcit (2.72 g/cm 3 ) Hochdruck-Niedertemperatur-Phase des CaCO 3 metastabil bei Normalbedingungen (Umwandlung beim Aufmahlen) Bildung Neubildung auf Ca-reichen Gesteinen (Eisenblüte) Sinterbildung in heißen Quellen ( Kesselstein, Sprudelstein, Erbsenstein ) Stützgerüste von Lebewesen oft Aragonit (Korallen), auch Perlen (Perlmutt)
17 V/C: Wasserfreie Carbonate mit weiteren Anionen 163 V/C.01: Azurit-Gruppe weiteres Anion: OH Oxidationsprodukt auf Cu-Lagerstätten V/C.01-10: Azurit Cu 3 [OH CO 3 ] 2 azurblau (Pigment) Umwandlung in Malachit durch Wasseraufnahme V/C.01-20: Malachit Cu 2 [(OH) 2 CO 3 ] malachit-grün Schmuckstein selten Cu-Erz
18 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 164 V/G V/L Borate Bildung in aridem Klima (Eindunstung), wie Nitrate: Evaporit Bor aus hochtemperierten Lagerstätten hohe wirtschaftliche Bedeutung Bausteine: planare [BO 3 ]-Gruppen [BO 4 ]-Tetraeder V/H.10-30: Borax V/H.14-10: Ulexit V/L.04-10: Boracit isotyp mit Carbonaten isotyp mit Silicaten
19 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 165 V/G V/L Borate: Systematik V/G: Insel-Borate V/H: Gruppen-Borate V/J: Ketten-Borate planare [BO 3 ] 3 -Inseln planare 2er-Gruppen [B 2 O 5 ] 4 planare 3er-Ringe [B 3 O 6 ] 3 2er-Ketten [B 2 O 4 ] 2 bis 6er-Ketten [B 6 O 10 ] 2
20 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 166 V/G V/L Borate: Systematik V/K: Schicht-Borate mit komplexen Gruppen [B x (O,OH) y ] V/L: Gerüst-Borate mit [BO 2 ]... [B 6 O 10 ] 2
21 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 167 V/H.10-30: Borax Na 2 [B 4 O 7 ] 10H 2 O verknüpfte planare und tetraeder-gruppen im Bodenschlamm von Boraxseen V/H.14-10: Ulexit NaCa[B 5 O 6 (OH) 6 ] 5H 2 O wichtiges Bor-Mineral: Boraxseen und -sümpfe Fernsehstein : parallele Fasern V/L.04-10: Boracit Mg 3 [Cl B 7 O 13 ] Gerüstborat wichtiges Mineral in den Zechsteinsalzen
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