Grundlagen der Mineralogie

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1 Grundlagen der Mineralogie Gerhard Heide Institut für Mineralogie Professur für Allgemeine und Angewandte Mineralogie Brennhausgasse oder

2 Grundlagen der Mineralogie 2 Organisatorisches 2 SWS Vorlesung 2 SWS Übungen ( Kratz- und Beißkurs ) Selbststudium Übungssammlung Mineralogische Sammlung 2. Obergeschoss im Werner-Bau Lehrbuch der Mineralogie, Rösler Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie, Ramdohr & Strunz Manual of Mineralogy, Klein & Hurlbut (Mineralogie, Okrusch & Matthes) Strunz Mineralogical Tables, Strunz & Nickel

3 Grundlagen der Mineralogie 3 Organisatorisches Selbststudium Vorlesung Grundlagen der Geowissenschaften Deutsche Mineralogische Gesellschaft International Mineralogical Association (IMA) webmineral.com Klausur: 4. oder 11. Juli

4 Aufgaben der Mineralogie 4 Verständnis: Mineralbildung, -wachstum, -umwandlung Bestimmung: Mineraleigenschaften Mineralnutzung Mineralbestimmung: Dienstleistung Gesteinsbestimmung Gneis Gesteinsbildende Minerale

5 Entdeckung der Minerale 5 ab 1800 Abraham Gottlob Werner ( ): äußere Kennzeichen Mikroskopie, Chemie ab 1920 Max von Laue ( ): röntgenographische Methoden ab 1950 Elektronenmikroskopie, Spektroskopie, Spektrometrie, Thermoanalyse, etc. 1970: ca : ca Minerale

6 Systematik der Minerale 6 Kristallchemische Grundlage James Dwight Dana ( ): 78 Klassen Hugo Strunz (1910 ): IX Klassen Einteilung Elemente einfache Verbindungen: A2 X, AX, AX 2 etc Verbindungen mit komplexen Anionen: Sulfate, Carbonate, Silicate etc. Einteilung nach fallendem Kationen-Anionen-Verhältnis, Verknüpfung komplexer Anionen, Wassergehalt und fremden Anionen Kationen Anionen bzw. -komplexe A [12] u B v [8] C w [6] ] [(X, Y, Z) (R x O y ) z n H 2 O

7 Systematik der Minerale 7 Strunz sche Systematik: Mineralklassen I. Elemente II. Sulfide III. Halogenide IV. Oxide und Hydroxyde V. Nitrate, Carbonate, Borate VI. Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate VIII. Silicate IX. Organische Verbindungen

8 I. Elemente 8 Abteilung I.A 98 Metalle, Legierungen, intermetallische Verbindungen (Carbide, Nitride, Phosphide, Silicide) Abteilung I.B 17 Halbmetalle, Nichtmetalle Abteilung I.X 6 nicht klassifizierte 121 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac

9 Abteilung I.A 9 I/A.01: Cu-Ag-Au-Reihe isotyp: kubisch-flächenzentriertes Gitter und Metallbindung Ag-Au unbegrenzt mischbar, mit Cu Bildung von Überstrukturen Gitterkonstanten T s ρ Cu Å 1083 C g/cm 3 Au Å 1063 C (16 )19.3 g/cm 3 Ag Å 960 C g/cm 3 Metallglanz, hohes Reflexionsvermögen

10 Abteilung I.A 10 I/A.01-10: gediegenes Kupfer kupferrote Farbe, oft sekundäre Überkrustung duktil (leicht verformbar) dendritische oder moosförmige Aggregate, auch plattig Reduktion von Cu-haltigen Verbindungen und Lösungen Cuprit (Cu 2 O) + H 2 SO 4 CuSO 4 + H 2 O + Cu Verwitterungszone von Kupfererzlagerstätten Chalkosin (Cu 2 S) + 2O 2 CuSO 4 + Cu Cu-haltige Grubenwässer: CuSO 4 + Fe FeSO 4 + Cu sehr selten: primäre Lagerstätte (z. B. Keweenaw-Halbinsel, Michigan/USA)

11 Abteilung I.A 11 I/A.01-20: gediegenes Silber silber-weiß, meist braun-schwarz angelaufen (Argentit: Ag 2 S) meist derbe Massen, Bleche, Klumpen auch dendritisch sekundär entstanden, lokal in Ag-führenden Lagerstätten

12 Abteilung I.A 12 Silberlocken und -drähte Argentit (Ag 2 S) H 2O SO Ag Stoffablagerung an der Grenzfläche

13 Abteilung I.A 13 I/A.01-40: gediegenes Gold goldgelber Metallglanz primär gebildet: Berggold (hydrothermal) sekundäre Lagerstätten (Nuggets, Blättchen): Seifengold Bildbreite: 1cm Kristallgröße: 2.5 mm Gewinnung: Auslaugung mit KCN- oder NaCN-Laugen oder Dichtetrennung Währungsmetall, Computerindustrie, Chemie, Zahngold, Schmuck

14 Abteilung I.A 14 I/A.02: Quecksilber-Amalgam-Gruppe I/A.02-10: Hg einziges flüssiges Mineral (T schm = 38.9 C, T sied =357 C) ρ =13.6 g/cm 3 Verwitterungszone von Zinnober-Lagerstätten (HgS)

15 Abteilung I.A 15 I/A.07: Fe-Reihe I/A.07-10: α-eisen I m3m terrestrisches Eisen: selten, Reduktion von Fe-Erz in Basalten durch Kohle I/A.07-20: Kamacit (Nickeleisen, Balkeneisen, Ni-arm) meteoritisches Eisen I/A.08: Ni-Reihe IA.08-10: Nickel F m3m I/A.08-20: Taenit (Eisenickel, Bandeisen, Ni-reich: Ma-% Ni, γ-eisen, Hochtemperatur-Modifikation) meteoritisches Eisen

16 Abteilung I.A 16 Eisenmeteorite Ätzen eines polierten Anschliffs: WIDAMANNSTÄTTEN sche Figuren Balken Bänder Ni-arm Ni-reich leicht schwer ätzbar ätzbar Kamacit Taenit kubisch kubisch innenallseitig flächenzentriertes Gitter Plessit (Fülleisen)

17 Abteilung I.A 17 Kubische Gitter 14 Bravias Gitter: 3 kubische (KS: a=b=c, α = β = γ = 90 ) typisch für Metalle und Ionenkristalle: nicht gerichtete Bindungen auch viele Oxide primitives Gitter innen- (raum-) zentriertes Gitter allseitig Gitter (P-Gitter) (I-Gitter) (F-Gitter)

18 Abteilung I.A 18 Kubische Gitter P-Gitter I-Gitter F-Gitter Anzahl der Gitterpunkte pro Elementarzelle: Raumausfüllung: 52 % 68 % 74 % kubisch dichteste Kugelpackung Koordiantionszahl:

19 Abteilung I.A 19 Kubische Gitter P-Gitter I-Gitter F-Gitter Abstand der Gitterpunkt: 1 a 3/2 a 2/2 a 1 a a a Beispiele: (Po) α-fe, Cr, Ta, W Cu, Ag, Au, (CsCl) Ni, γ-fe, Al, Pb, Pt, Rh, Os, Ir...

20 Abteilung I.A 20 Zwei Dichste Kugelpackung 74 % Raumfüllung dichteste Packung in der Ebene: kubisch dichteste Packung (kubische F-Gitter) Schichtfolge ABCABC... hexagonal dichteste Packung (hexagonale P-Gitter) Schichtfolge ABAB...

21 Abteilung I.A 21 Polymorphie des Eisens α-fe 760 C β-fe 911 C 1392 γ-fe C δ-fe KRZ KRZ KFZ KRZ (I-Gitter) (I-Gitter) (F-Gitter) (I-Gitter) ferromagnetisch 1539 C Schmelze

22 Abteilung I.A 22 I/A Platin niemals rein: Polyxen (4-21% Fe, Ir, Os, Rh, Pd, Ru) oder Eisenplatin hohe Dichte: g/cm 3 hohe chemische und thermische Beständigkeit katalytische Eigenschaften: Döbereiner Feurzeug (5.1 kg) Autokatalysator (2CO + O 2 2CO 2 )

23 Abteilung I.A 23 I/A Platin Rang Land Fördermengen 2003 (in t) 1 Südafrika Russische Föd Kanada 18,5 4 USA 4,2 5 Kolumbien 1,4 6 Simbabwe 1,3 Vorkommen: ultramafische Magmatite, Metallurgie und früher in Seifen

24 Abteilung I.B 24 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac I/B.02: C-Gruppe (Polymorphie) I/B Graphit I/B Diamond I/B.03: S-Se-Gruppe I/B Schwefel (Polymorphie) I/B.05 Silicium I/B Silicium

25 Abteilung I.B 25 I/B.02: C-Gruppe I/B Graphit I/B Diamant Ruß (amorph) Fullerene Nanoröhrchen Kohlenstofffaser

26 Abteilung I.B 26 I/B Graphit sehr weich, metallisch glänzend, schwarz, vollk # Förderung: ca Tonnen (China, Korea, Madagaskar, Simbabwe, Brasilien und Indien) Tagebau und Untertage Pfaffenreuth bei Passau(!) starke Anisotropie: Härte, Spaltbarkeit, Leitfähigkeit

27 Abteilung I.B 27 Graphit-Polymorphie ABABAB P 6 3 /mmc ABCABC R 3m

28 Abteilung I.B 28 I/B Diamant härteste Mineral: Härte 10 nach Mohs (griechisch: durchscheinend und unbezingbar) Vorkommen: Kimberlite Seifen hohe Lichtbrechung (n= ) hohe Reflexion kleiner Winkel der Totalreflexion: 24

29 Abteilung I.B 29 I/B Diamant hohe Dispersion n F n C = λ F = Dispersion n = f(λ) λ C = (H-Linien) Quarz Saphir Kronglas Spinell Almandin Flintglas Diamant luminesziert oft

30 Abteilung I.B 30 I/B Diamant Brilliant-Schliff Grünes Gewölbe, Dresden: 41 Karat, grün, um 1743 aus Inden

31 Abteilung I.B 31 I/B Diamant Industriemineral und Schmuckstein Förderung Land Mio. Karat 1 Russische Föd Botsuana 30 3 Australien 24,3 4 Kongo, Dem. Rep Kanada 11,2 6 Südafrika 10,8 7 Angola 6,2 8 Namibia 1,7 9 Ghana 1 10 Brasilien 0,8

32 Abteilung I.B 32 I/B Diamant ab 600 C verbrennt an Luft unter Luftabschluss: Umwandlung in Graphit Bildung unter hohem Druck

33 Abteilung I.B 33 I/B Diamant Struktur: sp 3 -Hybrid (F-Gitter)

34 Abteilung I.B 34 I/B Silizium äußert selten, vulkanische Exhalation isotyp mit Diamant (a = Å): a =5.431 Å geringere Dichte als Diamant (3.51 g/cm 3 ): 2.33 g/cm 3 extreme technische Bedeutung

35 Abteilung I.B 35 I/B.03: S-Se-Gruppe I/B.3-10: α-schwefel geringe Härte schwefelgelbe Farbe niedrige Schmelzpunkt 112,8 C verbrennt an Luft

36 Abteilung I.B 36 I/B.03: S-Se-Gruppe I/B.3-10: α-schwefel Vorkommen vulkanische Exhalation (sehr selten) sedimentär durch Reduktion von Bakterien (Alberta, CA) Jupitermond Io

37 Abteilung I.B 37 I/B.03: S-Se-Gruppe I/B.3-10: α-schwefel Molekülkristall: S 8 -Moleküle Polymorphie: α-schwefel 95.6 C β-schwefel 119,2 C Schmelze (δ-schwefel) gelb farblos gelb rhombisch monoklin flüssig

38 Kristallsysteme 38 Koordinatensysteme Ziel: mathematische Beschreibung von Punkten, Linien und Flächen etc. im Raum Beispiele: Mathematische Koordinatensysteme: Kartesisches Koordinatensystem ( e 1 e 2 e 3, e 1 = e 2 = e 3 = 1), Zylinder (φ, r, h) und Kugel-Koordinatensysteme (φ, ρ, r) Geographische Koordinatensysteme Gauß-Krüger-Koordinatensystem, UTM-Koordinatensystem Astronomisches Koordinatensystem (ekliptikale oder galaktische)

39 Kristallsysteme 39 Kristallographische Koordinatensysteme Kristallmorphologie: ebene Flächen (Wachstums- oder Spaltflächen), Kanten (Richtungen) und Ecken Kristallstruktur: Position der Atome 7 verschiedene Koordinatensysteme: bestimmt durch die Symetrieelemente des Kristalls!

40 Kristallsysteme 40 Kubisches Tetragonales Rhombisches Kristallsystem Kristallsystem Kristallsystem a = b = c a = b, c bel. a, b, c bel. α = β = γ = 90 α = β = γ = 90 α = β = γ = 90 Gold, Silber, Kupfer Platin, Diamant, Eisen (, Si) α-schwefel

41 Kristallsysteme 41 Hexagonales Trigonales Kristallsystem Kristallsystem a = b, c bel. a = b = c α = β = 90, γ = 120 α = β = γ bel. Graphit

42 Kristallsysteme 42 Monoklines Triklines Kristallsystem Kristallsystem a, b, c bel. a, b, c bel. β bel., α,γ = 90 α,β,γ bel.

43 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 43 Klassifikation sauerstofffreie Verbindungen der Metalle und Metalloide (Schwermetalle, Nebengruppenelemente) mit S, Se, Te, As, Sb, Bi Abteilung II/A: Legierungen und legierungsähnliche Verbindungen mit Cu, Ag, Au, Ni Abteilung II/B: A:S > 1:1 Abteilung II/C: A:S = 1:1 Abteilung II/D: A:S < 1:1 Abteilung II/E: Sulfosalze (A-As-S o. A-S-B-S) Abteilung II/F: Sulfide mit nichtmetallischen Eigenschaften Abteilung II/X: unklassifizierte Sulfide

44 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 44 Eigenschaften meist metallisches, erzartiges Aussehen, Metallglanz relativ gute elektrische Leitfähigkeit hohe Massendichte kristallchemisch sehr verschieden, fließende Übergänge Metallbindung (Legierungen von Metallen mit Halbmetallen As, Sb, Bi, Te) Atombindung (z. B. ZnS Sphalerit) Ionenbindung (z. B. Fe-Sulfide) Molekülbindung (S2 -Moleküle im Pyrit) oft starke Polarisation (z. B. Pb) (unterschiedliche Größe)

45 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 45 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Ersatz von S durch Se, Te, nicht: As, Sb, Bi alle Erze, außer Mn-, Zn-, Al-, U- und Fe-Erze Bildung meist aus Wässern hydrothermale Bildung sedimentäre Bildung, oft biogen

46 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 46 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac wichtige Verbindungen für IR-Detektor- und Emittor: Verbindungshalbleiter III-V GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, AlN, InN II-VI ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg 1 x Cd x Te, BeSe, BeTe, HgS II-VI GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe... I-III-VI CuInSe2, CuInGaSe2, CuInS2, CuInGaS2

47 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 47 Klassifikation: äußere Beschaffenheit Kiese Metallglanz, lichte Farbe (gelb, rötlich, weiß, grau), schwärzlicher Strich, hohe Härte (5 6) Glanz Metallglanz, graue, dunkle Farben, schwärzlicher Strich, geringe Härte (2 3), gute Spaltbarkeit (früher auch Oxide: Glanz, z. B. Eisenglanz - Hämatit Fe 2 O 3 ) Blenden und Gültige Halbmetallglanz, kantendurchscheinend, licht bis dunkel, kein schwarzer Strich, spaltbar, spröde, geringe Härte (auch Pechblende UO 2 ) Fahle Metallglanz, dunkelgrau, schwarzer Strich, geringe Härte, spröde, nicht spaltbar

48 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 48 II/A: Legierungen II/A.01 Cu-As,Sb II/A.02 Ag-Sb II/A.03 Au-Bi,Te II/A.04 Ni-As II/A.05 Pd,Pt,Rh-As,Sb II/B: A:S > 1:1 II/B.01 Chalkosin-Gruppe: Cu 2 S II/B Bornit-Gruppe: Cu 5 FeS 4 II/B Argentit-Gruppe: Ag 2 S II/B Pentlantit-Reihe: (Ni,Fe) 9 S 8

49 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 49 II/B.01-10: Chalkosin Cu 2 S (Kupferglanz) wichtiges Kupfererz gewöhnlich derb, selten Kristallformen rhombisch 103 C hexagonal hydrothermale Ganglagerstätten oder sedimentär aus Cu-sulfathaltigen Lösungen II/B.02-30: Bornit Cu 5 FeS 4 (Buntkupferkies) wichtiges Kupfererz verwittert leicht zu Azurit/Malachit unter Zwischenbildung von Chalkosin und Covellin gewöhnlich derb, selten Kristallformen rhombisch 200 C kubisch 270 C kubisch

50 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 50 II/B.05-02: Argentit Ag 2 S (Silberglanz) wichtiges Ag-Erzmineral Akanthit (monoklin) 179 C Argentit (kubisch) II/B.08 Argyrodit 4Ag 2 S GeS 2 Entdeckung des Elements Ge durch Clemens Winkler 1885 in Freiberg chemische Analyse: 6 1 / 2 Ma.-%: unbekanntes Element II/B.16-10: Pentlandit (Ni,Fe) 9 S 8 Ni-Gehalte: Ma.-%, stets Co (0.4 2 Ma.-%) wichtigstes Ni-Erz in basischen Magmatiten

51 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 51 II/C: A:S = 1:1 II/C.01 Zinkblenden-Reihe: ZnS II/C.03 Chalkopyrit-Reihe: CuFeS 2 II/C.13 Wurtzit-Reihe: ZnS II/C.15 Galenit-Reihe: PbS II/C.19 Pyrrhotin-Reihe: FeS II/C.20 Nickelin-Reihe: NiAs II/C.22 Covellin-Reihe: CuS

52 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 52 II/C.01-10: Sphalerit ZnS (Zinkblende) gr. trügerisch meist schwarz, manchmal gelb (bez. Honigblende), und weiß, abhängig vom Fe-Gehalt heller Strich hoher Glanz hohe Brechzahl: n=2,396 (rein) n=2,47 spröde wichtigstes und häufigstes Zn-Erzmineral

53 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 53 II/C.01-10: Sphalerit ZnS (Zinkblende) UV-Lumineszenz

54 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 54 II/C.01-10: Sphalerit ZnS (Zinkblende) Wachstumsform: Tetraeder {111}

55 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 55 II/C.01-10: Sphalerit ZnS (Zinkblende) Spaltform: Rhombendodekaeder {110}

56 Holoeder 56 Die fünf platonischen Körper Spezielle Formen im kubischen Kristallsystem Tetraeder Hexaeder Oktaeder Dodekaeder (Ikosaeder) gleichseitige Quadrate gleichseitige regelmäßige gleichseitige Dreiecke Dreiecke Fünfecke Dreiecke {111} {100} {111} {210}

57 Holoeder 57 Catalanische Körper Spezielle Formen im kubischen Kristallsystem Rhomben- Tetrakis- Ikosi- Trisdodekaeder hexaeder tetraeder oktaeder Rhomben gleichseitige Deltoide gleichschenklige Dreiecke Dreiecke {110} {210} {211} {221} {hk0} {hll} {hhl}

58 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 58 II/C.01-10: Sphalerit ZnS (Zinkblende) aus Diamantstruktur ableitbar

59 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 59 II/C.01-10: Sphalerit ZnS (Zinkblende) metallisches Zn: Korrosionschutz (Feuerverzinkung) Weißpigment Zinkit (ZnO) Cu-dotiert: phosphorisierend (Markierung von Fluchtwegen und Bedienelementen, nachleuchtendes Spielzeug) dotierter Zinkit: Lumineszenz Pharmazie (Zinksalbe, Sonnenschutz) II/C.03: Chalkopyrit CuFeS 2 zusammen mit Pyrit FeS 2 (II/D.17-30)

60 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 60 II/C.13: Wurtzit-Reihe II/C Wurtzit (Zn,Fe)S Sphalerit (α-zns) kubisch 1020 C Wurtzit (β-zns) hexagonal Brand-Erbisdorf

61 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 61 II/C.13: Wurtzit-Reihe

62 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 62 II/C.15-40: Galenit PbS (Bleiglanz) Wachstumsform: Hexaeder, Oktaeder, Kombinationen (oft Kuboktaeder) Spaltbarkeit: perfekt nach Hexaeder wichtigstes und häufigstes Pb-Erzmineral wichtiges Ag-Erz (bis zu 1 Ma.-%!) meist Einschlüsse von Fahlerz Kochsalzstruktur

63 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 63 II/C.19-20: Pyrrhotin FeS zusammen mit Pyrit FeS 2 (II/D.17-30) II/C.20-20: Nickelin NiAs (Rotnickelkies) wichtiger Strukturtyp As: hexagonal dichteste Packung Ni: trigonales Prisma kantenverknüpfte AsNi 6 -Prismen Gitterkonstanten und Stöchiometrie sehr flexibel, Vielzahl von Strukturen mit Übergangsmetallen s. z.b. Pyrrhotin (Fe1 x S), Troilit (FeS) Knoblauchgeruch beim Anschlagen

64 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 64 II/C.22-10: Covellin CuS Chalkosin Cu 2 S Covellin CuS Cu + Cu 2+, S 2 Cu + S 2 2 Cu + Cu 2+, S 2 Cu + Cu +, S 2 Cu +, Cu 2+, S 2, S 2 2

65 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 65 II/D: A:S < 1:1 II/D.08 Antimonit-Reihe II/D.17 Pyrit-Reihe II/D.18 Cobaltin-Gruppe II/D.20 Markasit-Reihe II/D.22 Arsenopyrit-Gruppe II/D.25 Molybdänit-Reihe

66 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 66 II/D.08-20: Antimonit Sb 2 Se 3 (Stibnit, Antimonglanz, Grauspießglanz) spießig, nadelförmig schmilzt unter der Streichholzflamme wichtigstes Sb-Erzmineral, sehr seltenes Metall Sb: Legierungen (Pb-Batterie, gehärteter Stahl), Halbleitertechnik Ketten-Struktur: Doppel-Bänder mit S 0, S + und Sb 0, Sb 2

67 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 67 II/D.17-30: Pyrit FeS 2 (Schwefelkies, Eisenkies) weitaus häufigstes Sulfidmineral Vorkommen in allen sulfidischen hydrothermalen Gängen in großen Massen, derbe Linsen sedimentär: in Tonen, Carbonatgesteinen, Kohle chemische Industrie: Schwefelsäuregewinnung 2FeS 2 + 5O 2 2FeO + 4SO 2 verwittert leicht saure Grubenwässer Selbstentzündung: z. B. Kohle + Wasser Quelle der SO2 -Emission von Kohlekraftwerken goldgelbe Farbe (Katzengold), oft bunte Anlauffarben Strich grünlichschwarz

68 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 68 II/D.17-30: Pyrit FeS 2 (Schwefelkies, Eisenkies) Härte: / 2 (ritzt Glas), spröde typische Formen Würfel {100} mit Kombinationsstreifung Wachstum: Aufeinanderfolge von Würfel- und Pentagondodekaederflächen) Pentagondodekaeder {210} (Pyritoeder)

69 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 69 II/D.17-30: Pyrit FeS 2 (Schwefelkies, Eisenkies) typische Formen Oktaeder {111} in Kombination Zwillinge: Durchdringungszwilling Pseudomorphose nach Markasit FeS2 Spaltflächen: Würfel Hammerschlag: Funken

70 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 70 II Eisensulfide Name Nummer Formel A:S S-Spezies Chalkopyrit II/C CuFeS 2 1:1 S 2 (Kupferkies) Pyrrhotin II/C Fe 1 x S 1:1 S 2 (Magnetkies) Pyrit II/D FeS 2 1:2 S 2 2 -Moleküle (Schwefelkies) Markasit II/D FeS 2 1:2 S 2 2 -Moleküle

71 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 71 II/C.19-20: Pyrrhotin Fe 1 x S (Magnetkies) meist ferromagnetisch Nickelin-Struktur: Fe-Leerstellen (Defektstruktur) Fe 5 S 6 Fe 10 S 11 Troilit: FeS (stöchiometrisch), nur in Meteoriten häufiges Sulfidmineral in magmatischen und metamorphen Gesteinen

72 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 72 Pyrit Markasit Pyrit: kubisches F-Gitter, NaCl-Struktur Markasit: rhombisches P-Gitter FeS 6 -Oktaeder S 2 2 -Moleküle Pyrit: aller 4 Raumdiagonalen Markasit: 2 Richtungen Markasit 400 C Pyrit (bei RT in Monaten!)

73 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 73 Pyrit Chalkopyrit II/C.03-10: Chalkopyrit CuFeS 2 (Kupferkies) eins der häufigsten Minerale: Durchläufer das verbreitetste Cu-Erzmineral Verdopplung der Elementarzelle in c: a [Å] c[å] Chalkopyrit tetrag Pyrit kubisch oder Sphalerit: 2Zn Cu,Fe Härte: 3 1 / 2 4 Farbe: grünlich dunkelgelb (messingfarben)

74 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 74 II/D Cobaltin CoAsS (Kobaltglanz) Pyrit-ähnlich: S 2 -Molekül As-S (kubisch) auch Kristallform ähnlich wichtiges Kobalt-Erzmineral Co: Legierungselement, Pigmentrohstoff II/D Arsenopyrit FeAsS (Arsenkies, Giftkies) Markasit-ähnlich: S 2 -Molekül As-S rhombisch und monoklin wichtiges As-Erzmineral z. B. GaAs-Verbindungshalbleiter (s. FCM) meist Hydrothermalbildung Schwermetall im Freiberger Grubenwasser Hammerschlag: Funken, Knoblauchgeruch

75 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 75 II/D Molybdänit MoS 2 (Molybdänglanz) weitaus wichtigstes Mo-Erzmineral sehr weich, bleigrau-metallisch, grauer Strich typische Schichtstruktur: a=3.16 Å, c=12.32 Å S S-Abstände in der Schicht Å abgesättigte Mo S-Bindungen zw. den Schichten 3.6 Å S S: van-der-waals-bind. Mo: Legierungselement

76 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 76 II/E: S:As,Sb,Bi = 2 komplexe Metall-Sulfide (Sulfosalze) II/E.07-10: Proustite Ag 3 AsS 3 (Lichtes Rotgültigerz) II/E.07-20: Pyrargyrit Ag 3 SbS 3 (Dunkles Rotgültigerz) oft gute Kristalle Proustite: Farbe und Strich zinnoberrot (s. Lehrbuch der Mineralogie von Rösler) Pyrargyrit: Farbe dunkelrot, Strich kirschrot wichtige, häufige Ag-Erzminerale SbS 3 - bzw. AsS 3 -Pyramiden mit S-Dreiecken als Grundfläche Argentum Silber (Ag) (latein.) Pyrros Feuer (griechisch)

77 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 77 Fahlerze Spießglanze Kupferspießglanze: Cu 2 S Sb 2 S 3 bzw. Bi 2 S 3 Silberspießglanze: Ag-S As- oder Sb-Sulfide Bleikupferspießglanze Bleisilberspießglanze Bleiarsenspießglanze Bleiantimonspießglanze Bleiwismutspießglanze

78 II. Klasse: Sulfide und verwandte Verbindungen 78 II/F: Sulfide mit nichtmetallischen Eigenschaften II/F.02-30: Realgar AsS rote Farbe hydrothermale Gänge, vulkanische Exhalation, Verwitterungsprodukt As 4 S 4 -Ringe (schwefelähnlich S 8 ) II/F.02-70: As 2 S 3 (Auripigment) goldgelbe Farbe Pigment (Goldersatz, Königsgelb), Photohalbleitermaterial, IR-durchlässig aurum: Gold (Au) (latein.), pigmentatum: Farbe Umwandlungsprodukt von Realgar Schichtstruktur: As-S-Schichten

79 III. Klasse: Halogenide 79 Eigenschaften große Halogen-Anionen: F, Cl, Br, J relative große Kationen mit kleiner Wertigkeit meistens ionische Bindung farblos, durch Fremdionen oder -einschlüsse gefärbt niedrige Dichte, niedrige Lichtbrechung, Glasglanz meistens hohe Symmetrie wichtige Strukturen Chloride sehr leicht wasserlöslich Fluoride meist schwer wasserlöslich wichtige Nichterz-Minerale

80 III. Klasse: Halogenide 80 Klassifikation Abteilung III/A: einfache Halogenide ohne Wasser mit A:X = 1:1 Abteilung III/B: Doppelhalogenide ohne Wasser mit [BF4] -, [SiF 6 ] 2 - and [AlF 6 ] 3 -Anionenkomplexen Abteilung III/C: Doppelhalogenide mit Wasser Abteilung III/D: Oxihalogenide mit Mg, Mn, Cu, Zn, Sn Abteilung III/X: unklassifizierte Halogenide

81 III. Klasse: Halogenide 81 Elemente 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 Sulfide 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 Halogenide 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

82 III. Klasse: Halogenide 82 III/A.02: Halit-Reihe III/A Halit NaCl (Steinsalz, Kochsalz) III/A Sylvin KCl III/A Chlorargyrit AgCl kubisches F-Gitter: 1 Gitterpunkt = 1 (NaCl) NaCl 6 - und ClNa 6 -Oktaeder

83 III. Klasse: Halogenide 83 III/A.02-30: Halit Hauptbestandteil der Evaporite (Ausscheidungssedimente) Wechsellagerung mit Kalisalzen, Anhydrit und Gips Ausblühungen in Wüsten vulkanische Exhalationen salziger Geschmack gelbe Flammfärbung plastisch verformbar: nicht gerichtete (ionische) Bindung meist Würfel, auch Skeltte Oktaeder: oft Harnstoff Spaltfläche nach Würfel blaue Färbung: Farbzentren durch Bestrahlung

84 III. Klasse: Halogenide 84 III/A Sylvin KCl bitter-salziger Geschmack rötliche Flammfärbung Rohstoff für Kali-Dünger, Glasindustrie, chemische Industrie III/A Chlorargyrit AgCl (Chlorsilber) wichtiges Silbererz

85 Kochsalzstruktur: Gleiche Symmetrie Unterschiedliche Chemie 85 PbS Gahlenit NaCl Halit MgO Perkilas PbSe Clausthalit PbTe Altait F 4 m 3 2 m M: 0,0,0 X: 0,0, 1 2 (mehrere hundert Verbindungen!) NaF Villiaumit AgCl Chlorargyrit Isotypie

86 III. Klasse: Halogenide 86 III/A Salmiak NH 4 Cl CsCl-Strukturtyp kubisches P-Gitter mit A in 0,0,0 und B in 1 / 2, 1 / 2, 1 / 2

87 Koordinationszahl 87 Anordnung KZ trigonal 3 Radienverhältnis 4 3 r M n+ r X m max Raumgruppe Beispiele 3 1 = (CO 3) tetraedrisch = F 4 3 m ZnS oktaedrisch = F m m NaCl hexaedrisch = P m m CsCl kuboktaedrisch 12 1 = 1.0 P m m (CaTiO 3)

88 III. Klasse: Halogenide 88 III/A.08-10: Fluorit CaF 2 (Flussspat) Wachstumsform Spaltform Hexaeder Oktaeder Durchdringungszwilling

89 III. Klasse: Halogenide 89 III/A.08-10: Fluorit CaF 2 (Flussspat) Durchläufer -Mineral hydrothermale Gänge sehr wichtiger Rohstoff Flussmittel in der Metallurgie (Hüttenspat für Schlackebildung) Fluorchemie (Säurespat) Linsen: Apochromate (geringe Dispersion) und sehr gute UV-Transparenz (Halbleiter-Lithographie) Glas- und industrie (Trüb , Milchglas etc: Entmischungen/Kristallisation)

90 III. Klasse: Halogenide 90 III/A.08-10: Fluorit CaF 2 (Flussspat) CaF 8 -Hexaeder und FCa 4 -Tetraeder starke Fluoreszenz: Seltenerdenelemente in Spuren auf Ca-Plätzen blaue, violette Farbe: Farbzentren durch eingewachsene Uranminerale Stinkspat: F 2 -Gas beim Zerschlagen

91 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 91 Eigenschaften fast alle Elemente keine Alkalioxide keine edlen Elemente (Au, Ag, Pt) keine seltenen Erdenoxide Erdoberfläche und obere Erdkruste Verwitterungsprozesse Sedimentation Metamorphose selten magmatische Prozesse

92 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 92 Sulfide 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 Halogenide 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 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

93 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 93 Eigenschaften einfache Oxide (TiO 2, Fe 2 O 3, SnO 2 ) und zusammengesetzte Oxide (Fe 3 O 4, CaTiO 3, MgAl 2 O 4 ) einfache Strukturen: O-Kugelpackungen Ionenbindung sehr stabile Strukturen: hohe Härte (6 9 nach Mohs), hoher Schmelzpunkt, geringe Löslichkeit, hohe Dichte (Schwerminerale) Hydroxide (Mg(OH) 2, FeOOH) schwache van-der-waals-bindungen oft Schichtstrukturen: geringe Härte, gute Spaltbarkeit, geringe Dichte wichtige Erzminerale (Fe, Al, Sn, U, Mn) technisch wichtige Verbindungen: (Spinell- und Perowskit-Struktur)

94 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 94 Klassifikation Abteilung IV/A: Oxide mit Me:O = 1:1 und 2:1 (M 2 O, MO) Abteilung IV/B: Oxide mit Me:O = 3:4 (Spinelltyp M 3 O 4 ) Abteilung IV/C: Oxide mit Me:O = 2:3 Abteilung IV/D: Oxide mit Me:O = 1:2 Abteilung IV/E: Oxide mit Me:O < 1:2 (M 2 O 5, MO 3 ) Abteilung IV/F: Hydroxide und wasserhaltige Oxide Abteilung IV/G: Vanadiumoxide (mit V 4+, V 5+ ) Abteilung IV/H: Uran-Oxide, -Hydroxide, -Hydrate Abteilung IV/J: Arsenite mit [AsO 3 ] 3 -Gruppen Abteilung IV/K: Sulfite, Selenite, Tellurite mit [XO 3 ] 2 -Gruppen Abteilung IV/L: Iodate mit [IO 3 ] -Gruppen Abteilung IV/X: unklassifizierte Oxide

95 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 95 Abteilung IV/A: Oxide mit Me:O = 1:1 und 2:1 (M 2 O, MO) IV/A.01-10: Eis H 2 O IV/A.02-10: Cuprit Cu 2 O IV/A.03-20: Zinkite (Zn,Mn)O IV/A.04: Periklas MgO Abteilung IV/B: Oxide mit Me:O = 3:4

96 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 96 IV/A.01-10: Eis H 2 O Vorkommen Resublimation: Schnee, Graupel, Hagel, Raureif Gletscher gefrorenes Wasser (Meer, See, Fluss, Bach) Kometen, Mars, Monde der äußeren Planeten Dichteanomalie: 0,9168 kg/cm 3 (Wasser ρ! =1 kg/cm 3 ) Temperatur-Fixpunkte: Schmelz-/Gefriertemperatur 0 C, Siede-/Kondensationstemperatur 100 C (bei Normaldruck)

97 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 97 IV/A.01-10: Eis H 2 O 13 kristalline und 5 amorphe Strukturen (Stand 01/2004) Normaleis : hexagonal, Wurtzit-Struktur kubische Phase Zinkblende-Struktur Wasserstoffbrückenbindung O-H O-H (stärker als van-der-waals-bindung)

98 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 98 IV/A.02-10: Cuprit Cu 2 O (Rotkupfererz) Oxidationsprodukt von Kupfersulfiden oder ged. Cu weit verbreitet, aber nur lokal wichtiges Cu-Erzmineral ähnlich dem Hämatit, vergesellschaftet mit Malachit CuO 4 -Tetraeder, Cu O Cu- Ketten bzw. -Netzwerk

99 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 99 IV/A.03-20: Zinkite (Zn,Mn)O (Rotzinkerz) hexagonal, Wurtzit-Struktur: ZnO 4 - und OZn 4 -Tetraeder Lagerstätte: nur New Jersey, sonst Hüttenprodukt innerer Standard für quantitative röntgenographische Phasenanalyse (s. Vorlesung Dr. Kleeberg) IV/A.04: Periklas-Reihe seltene Minerale Kochsalzstruktur IV/A.04-10: Periklase MgO (Feuerfeststein: T s =2800 C) IV/A.04-20: Wüstit FeO (Fe 3 O 4 T>900 C 3FeO + 1 / 2 O 2 IV/A.04-60: CaO ( Branntkalk, in Laven)

100 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 100 Abteilung IV/A: Oxide mit Me:O = 1:1 und 2:1 IV/B: Oxide mit Me:O = 3:4 IV/B.01: Spinell-Gahnite-Reihe IV/B.02: Eisen(III)-Spinelle IV/B.03: Chrom-Spinelle IV/B.04: Vanadin- und Titan-Spinelle Abteilung IV/C: Oxide mit Me:O = 2:3

101 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 101 Abteilung IV/A: Oxide mit Me:O = 1:1 und 2:1 IV/B IV/B.04: Spinell-Gruppe (Me:O=3:4) große Anzahl von Oxid-Mineralen IV/B Spinell MgAl 2 O 4 IV/B Hercynit FeAl 2 O 4 IV/B Galaxit (Mn,Mg)(Al,Fe) 2 O 4 IV/B Gahnit ZnAl 2 O 4 IV/B Magnesioferrit MgFe 2 O 4 IV/B Magnetit FeFe 2 O 4 IV/B Jakobsit (Mn,Fe,Mg)(Fe,Mn) 2 O 4 IV/B Trevorit NiFe 2 O 4 IV/B Cuprospinell (Cu,Mg)Fe 2 O 4 IV/B Franklinit (Zn,Mn,Fe)(Fe,Mn) 2 O 4 IV/B Magnesiochromit MgCr 2 O 4 IV/B Chromit IV/B Manganochromit FeCr 2 O 4 (Mn,Fe)(Cr,V) 2 O 4 viele Endglieder IV/B Co-Chromit (Co,Ni,Fe)(Cr,Al) 2 O 4 IV/B Ni-Chromit (Ni,Co,Fe)(Cr,Fe,Al) 2 O 4 IV/B Zincochromit IV/B Magnesiocoulsonite ZnCr 2 O 4 MgV 2 O 4 viele Mischkristallreihen IV/B Vuorelainenit (Mn,Fe)(V,Cr) 2 O 4 IV/B Coulsonit FeV 2 O 4 IV/B Qandilit (Mg,Fe)2(Ti,Fe,Al)O 4 IV/B Ulvit Fe 2 TiO 4 IV/B Brunogeierit (Ge,Fe)Fe 2 O 4 A 2+[IV] B 3+[VI] 2 O 4

102 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 102 IV/B IV/B.04 Spinell-Gruppe Spinell: wichtiger Strukturtyp (kubisch) 30 Elemente mit Wertigkeiten von +1 bis +6 O: kubisch dichteste Kugelpackung mit Oktaeder- und Tetraederlücken größere A 2+ -Kation: in Tetraederlücken (KZ=4) kleinere B 3+ -Kation: in Oktaederlücken (KZ=6) Beispiel: Magnetit Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 vielfältige Diadochie Inverser Spinell: A auf B-Plätze und B auf A-Plätze (Eigenschaftsänderung durch anderes Ligandenfeld) dichtest gepackter Ionenkristall: hohe Härte, hoche Dichte, hohe Schmelztemperatur, hohe chemische Stabilität

103 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 103 IV/B IV/B.04 Spinell-Gruppe 1 Elementarzelle: 32 O 2 (kubisch dichteste Kugelpackung) (ABCABC...) 32 Oktaederlücken 16 Al Tetraederlücken 8 Mg 2+

104 Koordinationszahl 104 Anordnung KZ trigonal 3 Radienverhältnis 4 3 r M n+ r X m max Raumgruppe Beispiele 3 1 = (CO 3) tetraedrisch = F 4 3 m ZnS oktaedrisch = F m m NaCl hexaedrisch = P m m CsCl kuboktaedrisch 12 1 = 1.0 P m m (CaTiO 3)

105 Ionenradien (in pm) 105

106 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 106 IV/B.01-10: Spinell MgAl 2 O 4 selten farblos blau ( Saphirspinell ): Fe 2+ -, V, Ti-Dotierung rot ( Edler Spinell ): Cr-Dotierung grün ( Chlorospinell ) : Fe 3+ -, Cu 2+ -Dotierung extrem intensives Blau ( Thénards Blau ): CoAl 2 O 4 Pigment (keramische Glasuren) kleine, aber deutliche Oktaeder, häufig verzwillingt

107 Zwillingsbildung 107 Ausbildungsarten Durchdringungs- Kontakt- (Penetrations-) (Verwachsungs-) polysynthetische Zwillinge Zwillinge Zwillinge Fluorit Spinell Albit Bildungsarten: Wachstumszwillinge Gleitzwillinge (mechan. Deformation) Umwandlungszwillinge (durch Phasenumwandlung)

108 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 108 IV/B.01-10: Spinell MgAl 2 O 4 Vorkommen: metamorphe Gesteine, Seifen Schmuck- und Edelstein hoher Schmelzpunkt: 2135 C Feuerfeststein einkristalline Scheiben Substrate: Epitaxie von Galliumnitrid (LEDs) optische Fenster auch Laserkristalle Züchtung: Verneuil-Verfahren (auch für synthetische Edelsteine)

109 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 109 IV/B.01-20: Magnetit FeFe 2 O 4 (FeO Fe 2 O 3, Magneteisenerz) wichtigstes Eisenerzmineral, derb-körnig stark ferromagnetisch Bildung magmatisch: Differentation basischer Magmen (Kiruna, Nordschweden) postmagmatisch: magmatische Gase auf Carbonatgesteine (Skarne: Magnitogorsk) sedimentär: aus magnetischen Bakterien (mit Thiospinell Fe 3 S 4 ), Seifen

110 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 110 IV/B.03-20: Chromit (Fe,Mg)Cr 2 O 4 (Chromeisenerz) einziges wirtschaftlich wichtiges Cr-Erzmineral derb-körnig Bildung früh-magmatisch: Differentation basischer Magmen (Bushfeld, Südafrika) magmatische Intrusionen Seifen, auch mit Pt

111 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 111 Abteilung IV/B: Oxide mit Me:O = 3:4 Abteilung IV/C: Oxide mit Me:O = 2:3 IV/C.04: Korund-Gruppe Al 2 O 3 IV/C.05: Ilmenit-Gruppe FeTiO 3 IV/C.06: Maghemit-Gruppe Fe 2 O 3 IV/C.10: Perowskit-Gruppe CaTiO 3 IV/C.15: Pyrochlor-Gruppe (Na,Ca) 2 Nb 2 O 6 (OH,F) Abteilung IV/D: Oxide mit Me:O = 1:2

112 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 112 IV/C IV/C.06 Korund-Ilmenit-Gruppe trigonal (rhomboedrisch) Vertreter: IV/C Korund Al 2 O 3 A 3+ 2 O 3 IV/C Hämatit Fe 2 O 3 IV/C Eskolait Cr 2 O 3 IV/C Karelianit V 2 O 3 IV/C Geikielit MgTiO 3 A 2+ B 4+ O 3 IV/C Ilmenit FeTiO 3 IV/C Pyrophanit MnTiO 3 IV/C Maghemit γ-fe 2 O 3 Spinellstruktur(!) mit Kationen-Leerstellen

113 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 113 IV/C.04-10: Korund Al 2 O 3 ( Tonerde ) O: hexagonal dichteste Kugelpackung (ABAB...) Kationen: dreiwertig, in der Oktaederlücke 2/3 der Oktaederlücken besetzt, Tetraederlücken unbesetzt

114 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 114 IV/C.04-10: Korund Al 2 O 3 ( Tonerde ) Mohs-Härte 9 Rubin: Varietät, rote Farbe Al 2 O 3 :Cr Saphir: Varietät, blaue Farbe Al 2 O 3 :(Fe,Ti) Kontakt- und Regionalmetamorphose, aus Bauxiten: Smirgel Edelsteinseifen technische Gewinnung: Elektroschmelzen von Bauxit Züchtung: Verneuil-Verfahren

115 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 115 IV/C.04-20: Hämatit Fe 2 O 3 (Roteisenerz, Eisenglanz) sehr formenreich (würfelig... dünntafelig) Roter Glaskopf : strahlig-faserige Massen (Bildung aus Gelen) kirschroter Strich wichtiges Eisenerzmineral Pigment, Metallglanzpigmente Polierrot (Feinoptik) Vorkommen: hydrothermale Gänge, metasomatisch, Verwitterung

116 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 116 IV/C.05-20: Ilmenit FeTiO 3 (Titaneisenerz) Substitution: 2 Al 3+ [VI] Fe 2+[VI] + Ti 4+[VI] Symmetrieerniedrigung (aber noch trigonal) wichtiges Ti-Erzmineral: Legierungselement, Ti-weiß Bildung aus basischen Magmatiten, häufig in Seifen

117 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 117 IV/C.10-20: Perowskit CaTiO 3 rhombisch großes Kation: 12er-Koordination (Kuboktaeder) r A 2+ : r O 2 1 kleines Kation: oktaedrisch koordiniert größere Gehalte an Seltenerd-Elementen auf Ca-Plätzen, Nb auf Ti-Plätzen

118 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 118 IV/C.10-20: Perowskit CaTiO 3 in Magmatiten, Kimberliten, nur lokale Ti-Lagerstätten Hauptbestandteil des unteren Erdmantels ( km): Perowskit-Struktur: SiO 6 -Oktaeder 70 Vol.-% (Mg,Fe)SiO 3, 7 Vol.-% CaSiO 3 technisch sehr wichtig: Vielzahl von Verbindungen, auch Defektstrukturen Ferroelektrika (Ba-Titanat, Pb-Zirkonat-Titanat), Piezoelektrika Hochtemperatursupraleiter (YBaCu: YBa2 Cu 3 O 7 mit O-Leerstellen)

119 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 119 IV/C.16 19: Pyrochlor-Reihe IV/C Pyrochlor (Na,Ca) 2 (Nb,Ti,Ta) 2 O 6 (OH,F,O) A 2 m B 2 O 6 Y 1 n mit A = Ca, Na, U, Ce, Y, Ba, Pb, Bi B = Nb, Ta, Ti, Fe 3+, Sb 5+ U-Substitution von Ca (bis 12 Ma.-%!) Nb- (bis 63% Nb 2 O 5 ), Ta-, U- und SE-Erzmineral metamiktisiert durch U, Th Pegmatite, Verwitterungsböden (Brasilien) Fluorit-Typ ähnlich (Na,Ca)O 6 F 2 hexaeder-ähnlich, (Nb,Ti,Ta)O 6 -Oktaeder

120 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 120 Abteilung IV/C: Oxide mit Me:O = 2:3 Abteilung IV/D: Oxide mit Me:O = 1:2 IV/D.01: SiO 2 -Familie IV/D.02: Rutil-Reihe TiO 2 IV/D.14: Anatas-Reihe TiO 2 IV/D.15: Brookit-Reihe TiO 2 IV/D.16: Wolframit-Reihe (Mn,Fe)WO 4 IV/D.31: Baddeleyit-Uraninit-Reihe ZrO 2 -(U,Th)O 2 Abteilung IV/F: Hydroxide

121 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 121 IV/D.01: SiO 2 -Familie Polymorphie! IV/D Quarz trigonal 2,65 Dichte Hoch-Quarz hexagonal 2,51 [g/cm 3 ] IV/D Tridymit tiklin 2,27 Hoch-Tridymit hexagonal 2,26 IV/D Cristobalit tetragonal 2,32 Hoch-Cristobalit kubisch 2,20 IV/D Moganit monoklin 2,15 IV/D Melanophlogit tetragonal 2,04 SiO 2 n(ch 4, CO 2, N 2, SO 2 ) IV/D Coesit monoklin 2,93 IV/D Stishovit tetragonal 4,32 IV/D Lechatelierit glasig 2,20 IV/D Opal amorph 2,2 SiO 2 n(h 2 O)

122 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 122 IV/D.01: SiO 2 -Familie Quarz 573 C Polymorphie unter Normaldruck Hochquarz 870 C Hochtridymit 1470 C Hochcristobalit 1720 C Schmelze sp 3 -Hybrid: SiO 4 -Tetraeder (KZ 4) starre Si O-Bindung r=1,62 Å flexible Si O Si-Brücke kovalent-ionisch, 15 % Ionencharakter nur Ecken- Verknüpfung

123 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 123 IV/D.01: SiO 2 -Familie Polymorphie unter Normaldruck (Tief-)Quarz-Hochquarz-Umwandlung deplaziv: geringe Aktivierungsenergie, schnelle Umwandlung Dichteänderung 5% Änderung in der 2. Koordinationssphäre reversibel

124 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 124 IV/D.01: SiO 2 -Familie Quarz-Cristobalit-Umwandlung Polymorphie unter Normaldruck rekonstruktiv: Lösen von chemischen Bindungen langsam kinetisch stark gehemmt Änderung in der 2. Koordinationssphäre Lechatelierit (Fulgurit): Blitzröhre, Libysches Wüstenglas zähe, hochviskose SiO2 -Schmelze starke Kristallisationshemmung

125 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 125 IV/D.01: SiO 2 -Familie Polymorphie Druckerhöhung: kleinere 4er-Ringe aus Tetraedern (Coesit) SiO 6 -Oktaeder (Stichovit) Geo-Thermo-Barometer

126 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 126 IV/D.01-10: Quarz enantiomorph: Links - und Rechts -Quarze sehr häufig Durchläufer : in allen Bildungsbereichen meist verzwillingt: Schweizer-, Brasilianer- und Japaner-Gesetz sehr viele Varietäten

127 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 127 IV/D.01-10: Quarz wichtiger Rohstoff: Baustoffe (Kiese und Sande), Glasund Keramik (Sande), Chemie (Silikone, Silikagel), Halbleiterrohstoff, Piezoquarze (Ultraschall, Schwingquarze), Mahl-, Schleif- und Poliermittel und -steine (Achat), Schmucksteine IV/D.01-80: Opal kolloidales Fällungsprodukt nichtkristallin bis kryptokristallin bis ca. 5 Ma.-% H 2 O Edelopal: Partikelkristall

128 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 128 Abteilung IV/D: Oxide mit Me:O = 1:2 IV/D.01: SiO 2 -Familie IV/D.02: Rutil-Reihe TiO 2 IV/D.14: Anatas-Reihe TiO 2 IV/D.15: Brookit-Reihe TiO 2 IV/D.16: Wolframit-Reihe (Mn,Fe)WO 4 IV/D.31: Baddeleyit-Uraninit-Reihe ZrO 2 -(U,Th)O 2

129 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 129 IV/D.02: Rutil-Reihe TiO 2 IV/D Rutil TiO 2 IV/D Pyrolusit MnO 2 IV/D Kassiterit SnO 2 tetragonal, isotyp, AO 6 -Oktaeder, kantenverknüpft, c IV/D Rutil TiO 2 magmatische Bildung bei hohen Temperaturen Seifenlagerstätte wichtiger Ti-Rohstoff synthetisch: Titanweiß, hohe Lichtbrechung und Dispersion (Diamantersatz) oft strahlig bis nadelig, oft verzwillingt

130 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 130 IV/D.02-20: Pyrolusit β-mno 2 (Schwarzer Glaskopf) plattig; strahlig, taubig; dendritisch Verwitterungsprodukt wichtigstes Mn-Erzmineral Legierungselement, Elektroindustrie, Entfärbung von Glas Weichmanganerz : Pseudohärte (H 6, aber strahliges Gefüge) Mn-Knollen in der Tiefsee: Pyrolusit, Manganomelane, Manganit (MnOOH) Manganomelane ( Hartmanganerze ): Tunnelstrukturen mit großen Kationen (Ba, K, Pb, auch H 2 O) Romanechit (Psilomelan): (Ba,H 2 O) 2 Mn 5 O 10 dendritisch

131 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 131 IV/D.02-40: Kassiterit SnO 2 (Zinnstein) kurzsäulig, oft verzwillingt ( Visiergraupen ); nadelig ( Nadelzinn ) Bergzinn : Pegmatite, hydrothermale Imprägnation ( Zinngreise ) Zinnseife (hohe chemische Beständigkeit): wichtigste Lagerstätte einzig wirtschaftlich wichtiges Sn-Erzmineral: Lötzinn, Legierungselement Sonnen- bzw. Wärmeschutzglas (farbloses Fahrzeug- und Architekturglas): 300 nm SnO 2 :Sb bzw. SnO 2 :F freies Elektron Absorption der IR-Strahlung (auch Handy-Frequenzen)

132 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 132 TiO 2 -Polymorphie Rutil Anatas Brookit IV/D IV/D IV/D tetragonal tetragonal rhombisch gemeinsame Kanten: Ketten c starke Verknüpfung c Netzwerk vollk. # {100} # vollk. # {100} undeutl. # 915 C

133 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 133 TiO 2 -Modifikationen: halbleitend UV-Licht: freie Elektronen (oder e -Löcher) Zersetzung von organischen Substanzen (Bildung von Radikalen) Endprodukte meistens CO 2 und H 2 O Photokatalyse Bandlücke Anatas 3.2 ev λ 390 nm (UV-A) Rutil 3.0 ev aber weniger effizient: Kristallstruktur super-hydrophile Eigenschaften: Sauerstoff-Leerstellen Bindung von OH-Gruppen gute Benetzung

134 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 134 Abteilung IV/C: Oxide mit Me:O = 2:3 Abteilung IV/D: Oxide mit Me:O = 1:2 IV/D.01: SiO 2 -Familie IV/D.02: Rutil-Reihe TiO 2 IV/D.14: Anatas-Reihe TiO 2 IV/D.15: Brookit-Reihe TiO 2 IV/D.16: Wolframit-Reihe (Mn,Fe)WO 4 IV/D.31: Baddeleyit-Uraninit-Reihe ZrO 2 -(U,Th)O 2

135 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 135 IV/D.16-00: Wolframit-Reihe (Fe,Mn)WO 4 Hübnerit MnWO 4 Ferberit FeWO 4 isotyp und unbegrenzt mischbar, monoklin pegmatitische bis tiefthermale Bildung (Erzgebirge), auch Seifen wichtigstes Wo-Erzmineral Wolfram: wichtiges Legierungselement hoher Schmelzpunkt: 3400 C (Glühfäden) FeO 6 - und WO 6 -Oktaeder Scheelit, CaWO 4 (VI/G.01-20): Wolframat (WO 4 -Tetraeder)

136 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 136 Abteilung IV/D: Oxide mit Me:O = 1:2 IV/D.01: SiO 2 -Familie IV/D.02: Rutil-Reihe TiO 2 IV/D.14: Anatas-Reihe TiO 2 IV/D.15: Brookit-Reihe TiO 2 IV/D.16: Wolframit-Reihe (Mn,Fe)WO 4 IV/D.31: Baddeleyit-Uraninit-Reihe ZrO 2 -(U,Th)O 2

137 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 137 IV/D Baddeleyit ZrO 2 seltenes Mineral Fluoritstruktur-ähnlich, ZrO 7 - Hexaeder monoklin 1173 C tetragonal 2370 C kubisch 2690 C Schmelze technisch sehr wichtig Ionenleiter, Festkörperelektrolyt (Lambda-Sonde: Sauerstoffpartialdrücke in Schmelzen und heißen Gasen ) hohe chemische und thermische Stabilität: Feuerfest-Material (schmelzgegossen) Stabilisierung der kubischen Phase mit Ca, Y, Mg, Ce Glasuren, und Spezialgläser Hüftgelenksimplantaten Weißpigment Legierungselement

138 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 138 IV/D Uraninit UO 2 (Pechblende) Kristalle selten, oft derb, traubig-nierig, pechartiger Glanz hohe Dichte 10,6 g/cm 3 mit dem geologischen Alter abnehmend: bis 7,5 g/cm 3 stark radioaktiv: 238 U und 235 U 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb + α, auch 226 Ra Fluorit-Typ, jedoch metamiktisiert (Zerstörung der Kristallstrukur röntgenamorph) Vorkommen in Graniten, Pegmatiten, hydrothermalen Gängen sedimentär: U 6+ leicht löslich, Reduktion durch organische Stoffe zu U 4+ O 2 Ausfällung Pechblende UO 2... U 3 O 8

139 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 139 IV/D Uraninit UO 2 Nutzung Uranfarben Medizin: Radium-Rohstoff Rohstoff für Kernenergie Uran-Minerale der Klasse IV: IV/H Uranyl-Hydroxide und -Hydrate mit UO 2+ 2 (Pechblende)

140 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 140 Abteilung IV/F: Hydroxide und wasserhaltige Oxide enthalten OH -Gruppen oder/und H 2 O-Moleküle schwache Bindungskräfte IV/F.02-10: Gibbsit Al(OH) 3 IV/F.03-10: Brucit Mg(OH) 2 IV/F.06-10: Diaspor AlO(OH) IV/F.06-20: Böhmit AlO(OH) IV/F.06-30: Goethit FeO(OH) IV/F.06-40: Lepidokrokit FeO(OH)

141 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 141 Al-Hydroxide ökonomisch wichtige Al- und Al-Oxid-Rohstoffe plattig bis schuppig, meist sehr feinkörnig Schicht- bzw. Kettenstrukturen: Al bzw. Fe immer oktaedrisch koordiniert genetischer Zusammenhang Al-Hydroxide Fe-Hydroxide Al(OH) 3 ALOOH FeOOH α-form Diaspor Goethit γ Gibbsit Böhmit Lepidokrokit β Akaganeit amorph Alumogel Siderogel Bauxit Limonit

142 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 142 IV/F.02-10: Gibbsit Al(OH) 3 (Hydragillit) monoklin, hexagonale Schichten (001) Korund Gibbsit Bestandteil von Bauxit und Laterit wichtigster Rohstoff für die Al-Metallurgie, Korund und Spezialkeramik Kalk -Bauxite: Umlagerungen auf Carbonatgesteinen Silikat -Bauxite: Verwitterung von Silicatgestein (Wegfuhr von SiO 2 )

143 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 143 IV/F.03-10: Brucit Mg(OH) 2 trigonal; hexagonale Schichten (001) Gibbsit Brucit wichtiger Mg-Rohstoff

144 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 144 IV/F.06-10: Diaspor AlO(OH) rhombisch, hexagonal dichteste (O,OH)-Kugelpackung: Doppelketten von AlO 3 (OH) 3 -Oktaeder OH-Gruppen entweichen erst beim Glühen IV/F.06-20: Böhmit AlO(OH) Stapelvariante im Vergleich zu Diaspor: unterschiedliche Wasserabgabe

145 IV. Klasse: Oxide und Hydroxide 145 IV/F.06-30: Goethit FeO(OH) IV/F.06-40: Lepidokrokit FeO(OH) (Nadeleisenerz) Brauner Glaskopf (Rubinglimmer) Eiserner Hut : Verwitterung primärer Sulfid-Lagerstätten Raseneisenerz kein Gestein oder Erz, verfestigert Boden: Limonmitgehalt bis 45% Redoxreaktion bzw. ph-wertänderung im Grundwasser: Ausfällung Verhüttung seit den Kelten und Germanen

146 weitere Abteilungen der Klasse IV 146 Abteilung IV/G: Vanadiumoxide (mit V 4+, V 5+ ) Abteilung IV/H: Uran-Oxide, -Hydroxide, -Hydrate Abteilung IV/J: Arsenite mit [AsO 3 ] 3 -Gruppen Abteilung IV/K: Sulfite, Selenite, Tellurite mit [XO 3 ] 2 -Gruppen Abteilung IV/L: Iodate mit [IO 3 ] -Gruppen Abteilung IV/X: unklassifizierte Oxide

147 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

148 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

149 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

150 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

151 V. Klasse: Carbonate, Nitrate und Borate 151 V.B V.F: Carbonate V/B: wasserfreie Carbonate ohne weiteres Anionen V/B.02: Calcit-Reihe CaCO3 V/B.03: Dolomit-Reihe MgCa[CO3 ] 2 V/B.04: Aragonit-Reihe CaCO3 V/C: wasserfreie Carbonate mit weiteren Anionen V/C.01 Azurit-Gruppe Cu3 [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 )

152 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

153 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

154 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

155 155 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 ] 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

156 156 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

157 157 Phasenneubildung Magnesit MgCO 3 Calcit CaCO 3 Dolomit CaMg[CO 3 ] 2 Aragonit CaCO 3 systematische Besetzung andere Koordination

158 158 Diadochie vs. Isomorphie Diadochie Ersetzbarkeit in relativ geringen Mengen? Isomorphie größere Mengen (Mischkristallbildung) keine klare Abgrenzung!

159 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)

160 V/B: wasserfreie Carbonate ohne weitere Anionen 160 V/B.02-20: Calcit CaCO 3 extreme wirtschaftliche Bedeutung (Kalkspat) Rohstoff für Bindemittel-, Glas-, Hütten-, Kunststoff- und chemische Industrie Bau- und Dekorstein, Schotter und Split Düngemittel V/B.02-40: Siderit FeCO 3 (Eisenspat) wird beim Erhitzen schwarz und magnetisch (FeCO 3 T Fe3 O 4 + CO 2 ) Erzmineral: leichte Verhüttbarkeit, Mn-Gehalte

161 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

162 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)

163 V/C: Wasserfreie Carbonate mit weiteren Anionen 163 V/C.01: Azurit-Gruppe Oxidationsprodukt auf Cu-Lagerstätten weiteres Anion: OH 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

164 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

165 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

166 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

167 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

168 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 168 Eigenschaften Sauerstoffsalze mit O in tetraedrischer Koordination: [SO 4 ] 2, [CrO 4 ] 2, [MoO 4 ] 2, [WO 4 ] 2 Anionenkomplexe große isolierte Moleküle: große Kationen notwendig oder: Einbau von H 2 O und zusätzlichen Anionen komplexe Strukturen und Zusammensetzungen kovalente Bindung im Molekül, aber Ionenkristall

169 VI: Sulfate 169 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 Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate 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

170 VI: Sulfate 170 Systematik VI/A: wasserfreie Sulfate ohne weitere Anionen Anhydrit CaSO 4, Baryt BaSO 4 VI/B: wasserfreie Sulfate mit weiteren Anionen VI/C: wasserhaltige Sulfate ohne weitere Anionen Mg- und Ca-Sulfate, Alaune VI/D: wasserhaltige Sulfate mit weiteren Anionen VI/F: Chromate [CrO 4 ] 2 VI/G: Molybdate [MoO 4 ] 2 und Wolframate [WO 4 ] 2

171 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 171 VI/A VI/D: Sulfate geringe Härte (<3 1 / 2 ) farblos oder durchsichtig niedrigere Doppelbrechung als Carbonate oft leicht wasserlöslich typische Evaporite oder Oxidationsprodukte von Sulfid-Erzlagerstätten gesteinsbildend, auch hydrothermal

172 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 172 VI/A: wasserfreie Sulfate ohne weitere Anionen VI/A.08-50: Anhydrit CaSO 4, rhombisch auf Salzlagerstätten langsame Umwandlung zu Gips: 60% Volumenzunahme Rohstoff für die Schwefelsäureherstellung VI/A.09-10: Coelestin SrSO 4, rhombisch seltenes, aber wichtiges Sr-Mineral fasrig, bläulich meist in kalkigen Sedimentgesteinen rote Flammfärbung (Pyrotechnik) VI/A.09-20: Baryt BaSO 4 (Schwerspat), rhombisch sehr verbreitet, meist hydrothermale Gänge Verwendung: Schwerbeton, Schwereflüssigkeit bei Öl- und Gasbohrungen, Strahlenschutz, Pb-Ersatz in Gläsern VI/A.09-50: Anglesit PbSO4: isotyp mit Baryt Sekundärmineral, in Oxidationszone von PbS-Erzen

173 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 173 VI/C: wasserhaltige Sulfate ohne weitere Anionen VI/C.01-10: Kieserit MgSO 4 H 2 O lagenartig im Kali- und Steinsalz, Mg-Salz VI/C.05-10: Hexahydrit MgSO 4 6H 2 O VI/C.07-10: Epsomit MgSO 4 7H 2 O (Bittersalz) Umwandlungsprodukt des Kieserits, Ausblühungen, Nadeln

174 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 174 VI/C: wasserhaltige Sulfate ohne weitere Anionen VI/C.14: Alaun-Gruppe KAl[SO 4 ] 2 12H 2 O Verwitterungsprodukt von schwefelkieshaltigen Tonen (Alaunschiefer) wichtiger chemischer Grundstoff für Farben- und Lederindustrie, Einkristalle optische Linsen (kubisch: optisch isotrop, niedrige Dispersion) oktaedrische Koordination des K durch H2 O

175 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 175 VI/C: wasserhaltige Sulfate ohne weitere Anionen VI/C.22-10: Bassanit 2CaSO 4 H 2 O (Halbhydrat) VI/C.22-20: Gips CaSO 4 2H 2 O lokal wichtiges gesteinsbildendes Mineral Bildung sekundär aus Anhydrit Ausscheidungen in Tonen Ausblühungen Varietäten: Alabaster, Gipsrosen/Wüstenrosen, Marienglas, REA-Gips (Rauchgasentschwefelung) technische Verwendung Schwefelsäureherstellung Baustoffindutrie und Düngemittel Kunstgewerbe Medizin

176 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 176 VI/C.22-20: Gips CaSO 4 2H 2 O SO 2 4 -Tetraeder, CaOSO 4 6 O H 2O 2 - Hexaeder Schichtstruktur (Wasser- und Ca-SO 4 -Doppel-Schichten) perfekte Spaltbarkeit

177 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 177 VI/C.22-20: Gips CaSO 4 2H 2 O hohe Doppelbrechung häufig Zwillingsbildung (Schwalbenschwanz- und Montmartre-Zwilling) Erhitzen Wasserabgabe von 65 bis C Bildung von Halbhydrat über 190 C: vollständige Wasserabgabe γ-anhydrit, totgebrannter Gips über 1290 C: Hochtemperatur-Anhydrit über 1450 C: Schmelze

178 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 178 VI/F: Chromate [CrO 4 ] 2 VI/F.01-30: Krokoit PbCrO 4 isolierte CrO 2 4 -Tetraeder Pb [IX] charakteristische rot-gelbe Nadeln Bildung in Oxidationszone von Pb-Lagerstätten: Pb- und Cr-haltige Lösungen (Rotbleierz)

179 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 179 VI/G: Molybdate [MoO 4 ] 2 und Wolframate [WO 4 ] 2 Nr. Mineral- chem. KZ Strunz name Formel A B VI/G Powellit CaMoO 4 VIII IV Molybdat VI/G Scheelit CaWO 4 VIII IV Wolframat VI/G Wulfenit PbMoO 4 VIII IV Molybdat V/D Wolframit (Fe,Mn)WO 4 VI VI Oxid

180 VI: Sulfate, Chromate, Molybdate, Wolframate 180 VI/G.01-30: Wulfenit PbMoO 4 (Gelbbleierz) in Oxidationszonen von Pb-Zn-Lagerstätten lokal Pb-Mo-Erzmineral VI/G.01-20: Scheelit CaWO 4 pegmatitische bis hochhydrothermale Bildung, mit Kassiterit, auch kontaktmetasomatisch wichtigstes W-Erzmineral neben Wolframit hellblaue Fluoreszenz

181 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 181 Eigenschaften isolierte [PO 4 ] 3 -, [AsO 4 ] 3 -, [VO 4 ] 3 -Tetraeder synthetisch auch: P 2 O 7 -Gruppen, P 4 O 12 -Ringe umfangreiche Diadochiebeziehungen, auch bei P 5+, As 5+, v 5+ sehr artenreich weitere Anionen wie F, OH, Cl (bei kleinen Kationen) meist wasser -haltig: OH-Gruppen und H 2 O-Moleküle (Kristall-, Zeolith-, adsorbiertes Wasser) Kationen IX-fach koordiniert Bildung: typische Oxidationsverwitterung

182 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 182 Systematik VII/A: Wasserfreie Phosphate [PO 4 ] 3 mit kleinen Kationen (Li, Be, Al) VII/B: Wasserfreie Phosphate mit weiteren Anionen und kleinen Kationen (Li, Be) VII/C: Wasserhaltige Phosphate mit mittelgroßen Kationen (Be, Mn, Fe, Cu, Zn, Mg) VII/D: Wasserhaltige Phosphate mit kleinen Kationen (Li, Be) VII/E: Uranylphosphate, -arsenate und -vanadate

183 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 183 VII/A.14-10: Xenotim Y[PO 4 ] mit vielen Seltenerden (Yb) und U, Th, Zr, Sn, Si(!): Y 3+ + [PO 4 ] 3 (Zr,Th) 4+ + [SiO 4 ] 4 lokal Mitgewinnung aus Seifen VII/A.15: Monazit-Gruppe (La,Ce,Nd)[PO 4 ] viele Seltenerden, hohe Gehalte: Ce, La, Nd, Sm, Eu, auch Th, Zr oft radioaktiv wichtig zur radiometrischen Altersbestimmung akzessorisch in Graniten und Rhyolithen sekundär: Strandseifen (Schwermineral) sehr wichtiges SE-Erzmineral

184 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 184 VII/B.39-00: Apatit Ca 5 [(F,Cl,OH) (PO 4 ) 3 ] Durchläufermineral magmatisch: feinnadlige Frühausscheidungen in Pegmatiten aller Magmatite, oft große Kristalle hydrothermal in geringen Mengen metamorph: akzessorisch terrestrisch sedimentär: aus Tierleichen und Vogelexkrementen marin sedimentär: Flözbildung aus Schelfen, auch aus organischen Material verwittert leicht Silicatapatite: 2[PO 4 ] 3 [SiO 4 ] 4 + [SO 4 ] 2

185 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 185 VII/B.39-00: Apatit Ca 5 [(F,Cl,OH) (PO 4 ) 3 ] wichtiger Bestandteil der Zahn- und Knochensubstanzen von Wirbeltieren Knochen, Zahnbein: Hydroxylapatit Zahnschmelz: Fluor-Apatit (säurebeständiger) praktisch einziger Phosphatrohstoff Düngemittel (lösliche Ammoniumphosphate) Wasch- und Spülmaschinen-Mittel chemische Industrie (Phosphorsäure, Streichhölzer, Gifte) Lebensmittelindustrie (Konservierungs- und Säurungsmittel) Metall-Industrie (Fe- und Zn-Phosphatierung: Korrosionsschutz)

186 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 186 VII/B.39: Apatit-Gruppe VII/B : Pyromorphit Pb 5 [Cl (PO 4 ) 3 ] isotyp mit Apatit, Sekundärmineral auf sulfidischen Bleilagerstätten VII/B : Vanadinit Pb 5 [Cl (VO 4 ) 3 ] isotyp mit Apatit, in Oxidationszone von Bleilagerstätten, Vanadiumerzmineral VII/D.15-40: Türkis CuAl 6 [(OH) 2 PO 4 ] 4 4H 2 O fast nur kollomorphe, kryptokristalline Massen oder Überzüge Bildung: Cu-haltige Lösung auf Al- und P-haltige Gesteine Edel- und Ornamentstein

187 VII. Phosphate, Arsenate, Vanadate 187 VII/E: Uranylphosphate und -vanadate Bildung ausschließlich in Oxidationszonen Uranglimmer : glimmerähnliche Spaltbarkeit [UO 2 ] 2+ - Moleküle VII/E Torbernit Cu[UO 2 PO 4 ] H 2 O Kupferuranglimmer keine Fluoreszenz VII/E Autunit Ca[UO 2 PO 4 ] H 2 O Kalkuranglimmer Tageslichtfluoreszenz

188 VIII. Silicate 188 Minerale/Mineralgruppen der kontinentalen Kruste Mineral bzw. Anteil Mineralgruppe [Ma.-%] Feldspäte 58.0 Quarz 12.5 Pyroxene Amphibole Olivine } 16.5 Glimmer 3.5 Tonminerale 1.0 Eisenoxide 3.5 Calcit 1.5 Rest 3.5

189 VIII. Silicate 189 Minerale/Mineralgruppen des oberen Erdmantels Kruste Mantel Elementverteilung O Si Al Si O Mg Mineral- Feldspäte (58%) Olivine (> 50%) verteilung Pyroxene Pyroxene [Ma.-%] Quarz Spinell O Si Al Fe Mg Ca Na

190 VIII. Silicate 190 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 Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate 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 Silicate 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

191 VIII. Silicate 191 Systematik VIII/A. VIII/B. Inselsilicate VIII/C. Gruppensilicate VIII/E. Ringsilicate VIII/F. Kettensilicate VIII/H. Schichtsilicate VIII/J. Gerüstsilicate

192 VIII. Silicate 192 Systematik: strukturell Baustein: SiO 4 -Tetraeder sp 3 -Hybrid (2s+2p-Elektronen der M-Schale) Si O: 15% Ionencharakter (starr, kaum deformierbar) ro 2 =1.32 Å, r Si 4+ =0.34 Å dsi O =1.62 Å, d O O =2.62Å, (O-Si-O)= Verknüpfung der Tetraeder: nur eckenverknüpft Brückensauerstoff (Si O Si) isomorpher Ersatz Al Si : AlO 4 -Tetraeder r Al 3+ =0.47 Å (Alumosilicate) sonst: r Al 3+ [VI] =0.61 Å (Aluminate, Aluminiumsilicate) weitere Anionen: F, OH, O 2

193 VIII. Silicate 193 Systematik: Verknüpfung VIII/A-B: Inselsilicate (Neso-) isolierte [SiO 4 ] 4 -Tetraeder A 2+ 2 [SiO 4] 2AO SiO 2 4O E, 0O B pro Si B 4+ [SiO 4 ] BO 2 SiO 2 VIII/C: Gruppensilicate (Soro-) isolierte [Si 2 O 7 ] 6 -Gruppen ([O 3 Si O SiO 3 ] 6 ) A 2+ 2 B2+ [Si 2 O 7 ] 2AO BO 2SiO 2 3O E, 1O B pro Si

194 VIII. Silicate 194 Systematik: Verknüpfung VIII/E: Ringsilicate (Cyclo-) Beispiel 6er-Ring: [Si 6 O 18 ] 12 isolierte Ringe 3er-Ringe: [Si 3 O 9 ] 6 4er-Ringe: [Si 4 O 12 ] 8 2O E 2O B pro Si und Doppelringe [Si 8 O 20 ] 8, [Si 12 O 30 ] 12 1O E 3O B pro Si

195 VIII. Silicate 195 Systematik: Verknüpfung VIII/F: Kettensilicate (Ino-) Beispiel 2er-Kette: [Si 2 O 6 ] 4 unendliche Ketten o. Bänder 2O E 2O B pro Si Doppel-2er-Ketten (Bänder) [Si 4 O 11 ] 6 1O E 3O B pro Si

196 VIII. Silicate 196 Systematik: Verknüpfung VIII/H: Schichtsilicate (Phyllo-) Beispiel 2er-Schicht: [Si 2 O 5 ] 2 unendliche Schichten 1O E 3O B pro Si

197 VIII. Silicate 197 Systematik: Verknüpfung VIII/J: Gerüstsilicate (Tecto-) [Al x Si n x O 2n ] x unendliches Netzwerk 0O E 4O B pro Si

198 VIII. Silicate 198 Ladung pro O E Si:O Formel Anionen-Art Anion Si pro Si 1:4 [SiO 4 ] isoliertes Tetraeder :3 1 2 [Si 2 O 7 ] Doppeltetraeder :3 [Si 3 O 9 ] 3er-Ring :3 [Si 4 O 12 ] 4er-Ring :3 [Si 6 O 18 ] 6er-Ring :3 [Si 2 O 6 ] n 2er-Kette 4n 2 2 1:3 [Si 3 O 9 ] n 3er-Kette 6n 2 2 1:2 3 4 [Si 4 O 11 ] n Doppel-2er-Kette (Band) 6n :2 1 2 [Si 8 O 20 ] Doppel-4er-Ring :2 1 2 [Si 12 O 30 ] Doppel-6er-Ring :2 1 2 [Si 2 O 5 ] n Schicht 2n 1 1 1:2 [(Al x Si n x O 2n ] Gerüst x 0 0

199 VIII. Silicate 199 Eigenschaften: Massen-Dichte

200 VIII. Silicate 200 Eigenschaften: Brechzahl

201 VIII. Silicate 201 Isomorpher Ersatz: Al Si SiO 4 4 AlO A + A = Li, Na, K 2 SiO AlO B 2+ B = Mg, Ca Gerüstsilicate (vollständige Polymerisation: keine endständigen Sauerstoffe) Doppelrolle des amphoteren Al 3+ (Si,Al)O 4 -Tetraeder: nur eckenverknüpft r Al =0.47 Å, r Si =0.34 Å (Alumosilicate) AlO 6 -Oktaeder: meist kantenverknüpft r Al =0.61 Å (Aluminate, Aluminiumsilicate)

202 VIII. Silicate 202 Systematik: Depolimerisationsgrad Si O Si + A 2 O Si O A+ O Si bzw. A + Si O Si + BO Si O B 2+ O Si

203 VIII. Silicate 203 Sauerstoff-Arten Sauerstoff des (Si,Al)-Tetraeders OE : endständiger Sauerstoff Si O (Trennstellensauerstoff) OB : Brückensauerstoff Si O Si (Dipol: 2s/2p-Elektronenpaare ) (Netzwerksauerstoff) OH: endständige OH-Gruppe Si OH (statt OE ) weiterer Sauerstoff O 2 : ionisch gebundener Sauerstoff (z. B. AlO 6 -Oktaeder) OH : ionisches Anion (z. B. AlO 4 (OH) 2 -Oktaeder), auch F H2 O: neutrales Molekül (Dipol, Wasserstoffbrückenbindung)

204 VIII/A B: Inselsilicate 204 A 2+ 2 [SiO 4], B 4+ [SiO 4 ] und C 3+ 2 [(OH,F) 2 SiO 4 ] A 2+ : Be 2+, Mg 2+, Ca 2+, Fe 2+, Mn 2+ C 3+ : Al 3+, Fe 3+, Cr 3+, Se 3+ B 4+ : Zr 4+, Th 4+, U 4+ viele Mischkristallreihen Industrieminerale: Andalusit, Olivin- und Granat-Gruppe Elementrohstoffe: Zirkon, Uranophan- und Hemimorphit-Gruppe geowissenschaftliche Bedeutung: Granate, Al 2 SiO 5, Topas, Zirkon, Epidot

205 VIII/A B: Inselsilicate 205 Inselsilicate mit tetraedrisch koordinierten Kationen VIII/A.01-20: Willemit Zn 2 SiO 4 Inselsilicate mit oktaedrisch koordinierten Kationen VIII/A.04 Olivin-Reihe (Mg,Fe)[SiO 4 ] VIII/A.08 Granat-Reihe Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Inselsilicate mit überwiegend hexaedrisch koordinierten Kationen VIII/A.09 Zirkon-Reihe Zr[SiO 4 ] VIII/B.02 Disthen-Gruppe Al 2 SiO 5 VIII/B.03 Staurolit-Gruppe VIII/B Titanit

206 VIII/A B: Inselsilicate 206 fehlerhafte Einträge in webmineral.com

207 VIII/A B: Inselsilicate 207 Olivin-Reihe Hauptbestandteil des oberen Erdmantels Mg:Fe 9:1 Mischkristallreihen mit Mg, Fe, Ni, Co rhombisch VIII/A Forsterite Mg2 SiO 4 VIII/A Fayalite Fe2 SiO 4 VIII/A Tephroite Mn2 SiO 4 VIII/A Liebenbergite (Ni,Mg)2 SiO 4 hexagonal dichteste O-Kugelpackung, deformierte A 2+ O 8 -Oktaeder

208 VIII/A B: Inselsilicate 208 Olivin-Reihe Bildung in basischen Gesteinen intrusiv magmatisch (Gabbro, Peridotit, Dunit) extrusiv (Basalt) Metamorphose (z.b. aus Dolomit) auch Olivinsande Verwendung: Rohstoff für Feuerfeststeine (Fe-arme Forsterite) Ni-Rohstoff bzw. Verwitterung zu Ni-Erzlagerstätten

209 VIII/A B: Inselsilicate 209 VIII/A.08: Granat-Reihe A 2+ 3 B3+ 2 [SiO 4] 3 A 2+ : Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+, Ca 2+ in verz. O-Hexaedern B 3+ : Al 3+, Fe 3+, Cr 3+, V 3+ in verz. O-Oktaedern Ryralspit-Mischkristallreihe, Endglieder: VIII/A.08-10: Pyrop Mg3 Al 2 [SiO 4 ] 3 VIII/A.08-20: Almandin Fe3 Al 2 [SiO 4 ] 3 VIII/A.08-30: Spessartin Mn3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ugrandit-Mischkristallreihe, Endglieder: VIII/A.08-70: Grossular Ca3 Al 2 [SiO 4 ] 3 VIII/A : Andradit Ca3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 VIII/A : Uwarowit Ca3 Cr 2 [SiO 4 ] 3

210 VIII/A B: Inselsilicate 210 VIII/A.08: Granat-Reihe Nutzung Schmuckstein technologisch sehr wichtiges Material: Laserkristall: Nd:YAG-Laser, Yttrium-Eisen-Granat (YIG): Mikrowellenferrit, Gd 3+ Ga 2+ [GaO 4 ] 3 (GGG): magnetisch geowissenschaftliches Indikatormineral: Geothermobarometrie Pyrop Almandin Spessartin Grossular Andradit Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 magmatisch Granit, Pegmatit Kimberlit, Peridotit regionalmetamorph Biotitschiefer Amphibolschiefer Eklogit kontaktmetamorph silikat. Edukt carbonat. Edukt

211 VIII/A B: Inselsilicate 211 VIII/A.09 Zirkon-Reihe Zr[SiO 4 ] VIII/A.09-10: Zirkon Zr[SiO 4 ] bis zu 30% HfO 2, 12% ThO 2 oder 1,5% U 3 O 8 VIII/A.09-20: Hafnon Hf[SiO 4 ] VIII/A.09-30: Thorit Th[SiO 4 ] häufig metamiktisiert häufig pleochroitische Höfe äußerst resistent, Schwermineral Nutzung tetragonal Rohstoff für Baddeleyit geowissenschaftlich: Altersbestimmung Th- und U-Zerfallsreihen: Pb-U und Pb-Th-Verhältnisse ältesten bekannten Mineral 4,404 Mrd a (Westaustralien) Elementrohstoff: Zr, Hf Edelstein (rot-orange: Hyazinth)

212 VIII/A B: Inselsilicate 212 VIII/B.02 Al 2 SiO 5 -Gruppe VIII/B VIII/B VIII/B Sillimanit Andalusit Kyanit (Disten) Al [VI] Al [IV] [O SiO 4 ] Al [VI ]Al [V] [O SiO 4 ] Al [VI ]Al [VI] [O SiO 4 ] AlO 4 -Tetraeder AlO 5 -trigonale AlO 6 -Oktaeder Bipyramiden kantenverknüpfte AlO 6 -Oktaeder isolierte SiO 4 -Tetraeder, Verknüpfung der Oktaederketten Al 2 SiO 5 = Al 2 O 3 SiO 2 typische metamorphe Minerale

213 VIII/A B: Inselsilicate 213 VIII/B.02 Al 2 SiO 5 -Gruppe Geothermobarometer VIII/B.02-50: Mullit Al 4+2x Si 2 2x O 10 x mit x = Normaldruck-Modifaktion mit Sauerstoffleerstellen

214 VIII/A B: Inselsilicate 214 VIII/B.02-70: Topas Al 2 [(F,OH) 2 SiO 4 ] dichte O-F-OH-Anionenpackung AlO 4 F 2 -Oktaeder: Ketten SiO 4 -Tetraeder: Verknüpfung der Ketten kein F-freier Topas Greisen (hochydrothermal) Edelstein (hoher Glanz): Schneckstein (Pyknit, Altenberg)

215 VIII/A B: Inselsilicate 215 VIII/B.03-10: Staurolit (Fe,Mg) 2 Al 9 [O 6 (OH,O) 2 (SiO 4 ] Durchkreuzungszwillinge typisch in metamorphen Sedimentgesteinen VIII/B.12-10: Titanite CaTi[O SiO 4 ] isolierte SiO 4 -Tetraeder TiO 6 -Oktaeder CaO 7 -Polyeder Ti-Rohstoff, Schmuckstein

216 VIII/C E: Gruppensilicate 216 Systematik fast nur 2er Gruppen: [Si 2 O 7 ] 6 VIII/C.01-10: Thortveitit (Sc,Y) 2 [Si 2 O 7 ] VIII/C.02: Melilith-Reihe (Ca,Na) 2 (Mg,Al)[Si 2 O 7 ] auch weitere Anionen: O 2, OH, F, Cl, CO 2 3 H 2 O-Moleküle VIII/C.08-10: Hemimorphit Zn 4 [(OH) 2 Si 2 O 7 ] H 2 O Mischstrukturen von Gruppen und Inseln VIII/C.23-20: Epidot Ca 2 (Fe,Al)Al 2 [O OH SiO 4 Si 2 O 7 ] VIII/C : Zoisit Ca 2 Al 3 [O OH SiO 4 Si 2 O 7 ]

217 VIII/C E: Gruppensilicate 217 VIII/C.01-10: Thortveitit (Sc,Y) 2 [Si 2 O 7 ] wichtigstes Sc-Erzmineral Vorkommen in Granit-Pegmatiten Norwegen, Madagaskar wechselständige [Si 2 O 7 ] 6+ -Gruppen ScO 6 -Oktaeder

218 VIII/C E: Gruppensilicate 218 VIII/C.02: Melilith-Reihe (Ca,Na) 2 (Mg,Al)[(Al,Si) 2 O 7 ] VIII/C.02-10: Åkermanite Ca 2 Mg[Si 2 O 7 ] VIII/C Gehlenite Ca 2 Al[AlSiO 7 ] lückenlose Mischkristallreihe gekoppelter Ersatz: Mg 2+[IV] + Si 4+ Al 3+[IV] Mg 3+ [IV] + AlSi Vorkommen in Ca-reichen, Si-untersättigten Vulkaniten, auch kontaktmetamorph typischer Bestandteil in Hüttenschlacken und Zementklinkern

219 VIII/C E: Gruppensilicate 219 VIII/C.02: Melilith-Reihe (Ca,Na) 2 (Mg,Al)[(Al,Si) 2 O 7 ] Si 2 O 7 - bzw. AlSiO 7 -Gruppen ( geknickt : (Si O Si)=139 ) weitere MgO 4 - und AlO 4 -Tetraeder!

220 VIII/C E: Gruppensilicate 220 VIII/C.08-10: Hemimorphit Zn 4 [(OH) 2 Si 2 O 7 ] H 2 O Kieselzinkerz wichtiges Zinkerz Bildung: sedimentär in Oxidationszonen Si 2 O 7 -Doppeltetraeder Zn 2 O 6 OH-Doppeltetraeder H 2 O-Moleküle: kontinuierliche Abgabe bis 500 C ohne Zersetzung

221 VIII/C E: Gruppensilicate 221 VIII/C.23: Epidot-Gruppe Mischstrukturen : SiO 4 -Tetraeder und Si 2 O 7 -Gruppen mit O 2, OH, F AlO 6 -Ketten (2- und 3-fache Kantenverknüpfung) SiO 4 - und Si 2 O 7 -Gruppen: Verknüpfung der Ketten CaO 8 -Hexaeder VIII/C.23-20: Epidot Ca 2 (Fe,Al)Al 2 [O OH SiO 4 Si 2 O 7 ] (Pistazit) VIII/C : Zoisit Ca 2 AlAl 2 [O OH SiO 4 Si 2 O 7 ] vollständige Mischkristallreihe zwischen Epidot und Zoisit

222 VIII/C E: Gruppensilicate 222 VIII/C.23: Epidot-Gruppe Allanit (Orthit) VIII/C.23-60: Y-Allanit (Y,Ce,Ca) 2 (Al,Fe)Al 2 [O OH SiO 4 Si 2 O 7 ] VIII/C.23-65: La-Allanit (SEE,Ca)2 FeAl2[O OH SiO 4 Si 2 O 7 ] V VIII/C Ce-Allanit (Ce,Ca,Y) 2 (Al,Fe)Al 2 [O OH SiO 4 Si 2 O 7 ] SE-Erzmineral: bis 28% SE-Oxid ( % Ce2 O 3, 7-8.4% Sm 2 O 3, % La 2 O 3, bis 1.3% Y 2 O 3, bis 5.6% ThO 2 Isotropisierung Vesuvian Ca 19 Al 10 (Mg,Fe) 3 [(OH,F) 10 (SiO 4 ) 10 Si 2 O 7 ] Bildung: Metamorphose

223 VIII/E: Ringsilicate 223 Systematik 3er-Ringe: [Si 3 O 9 ] 6 4er-Ringe: [Si 4 O 12 ] 8 Doppel-4er-Ringe: [Si 8 O 20 ] 8 6er-Ringe: [Si 6 O 18 ] 12 Beryll, Cordierit, Turmalin Doppel-6er-Ringe: [Si 12 O 30 ] 12 VIII/E VIII/E.06 9 VIII/E.10 VIII/E VIII/E.22 25

224 VIII/E: Ringsilicate 224 VIII/E.12-10: Beryll Al 2 Be 3 [Si 6 O 18 ] symmetrische 6er-Ringe hexagonales Kristallsystem Be: tetraedrische Koordination Al: oktaedrische Koordination Zusammenhalt der Ringe (Schichten)

225 VIII/E: Ringsilicate 225 VIII/E.12-10: Beryll Al 2 Be 3 [Si 6 O 18 ]

226 VIII/E: Ringsilicate 226 VIII/E.12-10: Beryll Al 2 Be 3 [Si 6 O 18 ] in Pegamtit-Gängen, auch Seifen wichtigstes Be-Mineral für Al- und Mg-Legierungen in Be-Cu-Bronzen für Elektronikindustrie Kernkrafttechnik Be-Borate: Austrittsfenster für Röntgenröhren Schmuckstein Varietäten gemeiner Beryll: grünlich trüb Riesenkristalle (18 m lang, 3.5 m Durchmesser, 380 t) Smaragd (Cr 3+ ): grün Aquamarin: blaugrün Morganit (Mn 3+ ): rosa Goldberyll: gelb

227 VIII/E: Ringsilicate 227 VIII/E.12-40: Cordierit Mg 2 Al 3 [AlSi 5 O 18 ] sehr ähnlich der Beryllstruktur Al 3+[VI] Mg 2+[VI] Be 2+[IV] + Si 4+ [IV] Al 3+ [IV] + Al 3+ [IV] aber alle Al tetraedrisch koordiniert: Verknüpfung zum Gerüst Si/Al-Ordnungs-Unordnungszustände: Mg 2 (Al,Si) 3 [(Al,Si 6 O 18 ] wechselnder Wassergehalt: Einbau in Kanäle metamorphe Bildung geringe Wärmedehnung: temperaturwechselbeständige Keramik

228 VIII/E: Ringsilicate 228 VIII/E.19: Turmalin-Reihe Mischkristallreihe: A [IX] B [VI] 3 C[VI] 6 [(OH) 4 (BO 3 ) 3 Si 6 O 18 ] mit A: Na +, Ca 2+ B: Al 3+, Fe 2+, Fe 3+, Li +, Mg 2+, Ti 4+, Cr 3+ C: Al 3+, Fe 3+ VIII/E.19-10: Elbaite Na(Li,Al) 3 Al 6 (OH) 4 [(BO 3 ) 3 Si 6 O 18 ] VIII/E.19-20: Dravit NaMg 3 Al 6 (OH) 4 [(BO 3 ) 3 Si 6 O 18 ] VIII/E.19-50: Schörl NaFe 3 (Fe,Al) 6 (OH) 4 [(BO 3 ) 3 Si 6 O 18 ] VIII/E.19-70: Buergerit NaFe 3 Al 6 (F OH) 4 [(BO 3 ) 3 Si 6 O 18 ] VIII/E.19-90: Uvit (Ca,Na)(Mg,Fe) 3 Al 5 Mg(OH) 4 [(BO 3 ) 3 Si 6 O 18 ] unbegrentze Mischbarkeit vorallem bei Na-Turmalinen Schörl (NaFe3 ) Dravit (NaMg 3 ) Tsilaisit (NaMn 3 ) Schörl (NaFe3 ) Elbait (Na(Li,Al) 3 ) Tsilaisit (NaMn 3 )

229 VIII/E: Ringsilicate 229 VIII/E.19: Turmalin-Reihe

230 VIII/E: Ringsilicate 230 VIII/E.19: Turmalin-Reihe Mischkristallbildung: Polychrom und Zonarbau (Indikatormineral) Farbe: Chemismus und Realstruktur Elbaite (Li-reich): farblos, rosa, grün (polychrom) Dravit (M-reich): braun bis schwarz Schörl (Fe-reich): schwarz Buergerit: dunkelbraun Uvit: dunkelbraun oft stenglig, nadelig, radialstralig pegamtitische Bildung (inkompatible Elemente: Li, B, F) wichtiger Edelstein, auch Borerz Pyro- und Piezzoelektrizität

231 VIII/E: Ringsilicate 231 VIII/E.19: Turmalin-Reihe Si 6 O 18 -Ringe 3 planare BO 3 -Gruppen: verknüpft mit Si 6 O 18 -Ringen kantenverküpfte AlO 4 (OH) 2 -Oktaeder A-Atome: oktaederisch koordiniert

232 VIII/E: Ringsilicate 232 VIII/E.21-10: Dioptas Cu 6 [Si 6 O 18 ] 6H 2 O (deformierte) Si 6 O 18 -Ringe: trigonal H 2 O zwischen den Ringen, nicht im Kanal in Oxidationszone von Cu-Lagerstätten smaragdgrün, auch Schmuckstein

233 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 233 Systematik 1er-Kette: [SiO 3 ] 2 nur syntheisches Cu[GeO 3 ] 1er-Band: [Si 2 O 5 ] 2 (Sillimanit Al[AlSiO 5 ])

234 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 234 Systematik 2er-Kette: [Si 2 O 6 ] 4 VIII/F.01-02: Pyroxene 2er-Band: [Si 4 O 11 ] 6 VIII/F.07-13: Amphibole

235 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 235 Systematik 3er-Kette: [Si 3 O 9 ] 6 3er-Band: [Si 6 O 17 ] 10 5er-Kette: [Si 5 O 15 ] 10 7er-Kette: [Si 7 O 21 ] 14 8er-Kette: [Si 8 O 20 ] 8 VIII/F.18 Wollastonit VIII/F.21-30: Xonotlit VIII/F.27: Rhodonit VIII/F.31-20: Pyroxmangit VIII/F.34-10: Narsarsukit

236 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 236 Pyroxen- und Amphibol-Familien wichtige gesteinsbildene Mineralgruppen ähnliche chemische, strukturelle und physikalische Eigenschaften Pyroxene: Si:O=4:12 Amphibole: Si:O=4:11 weitgehend gleiche Kationen Amphibole zusätzlich OH -Ionen niedrigere Dichte und Lichtbrechung Pyroxene: keine OH-Gruppen Bildung bei höheren Temperaturen

237 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 237 Pyroxen- und Amphibol-Familien Pyroxene: kurze, säulige Kristalle Amphibole: lange, stenglige, nadlige Kristalle wichtiges Unterscheidungsmerkmal: Spaltwinkel Pyroxerne: 87 Amphibole: 124 kaum wirtschaftliche, aber große geowissenschaftliche Bedeutung

238 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 238 Pyroxen-Familie A [VIII] B [VI] [X 2 (O,OH) 6 ] A [VIII] = Na +, K +, Ca 2+, Fe 2+, Mg 2+, Mn 2+ [Si 2 O 6 ] 4 B [VI] = Fe 2+, Mg 2+, Mn 2+, Zn 2+, Fe 3+, Al 3+, Cr 3+, V 3+, Ti 4+, Li + X = Si 4+, Al 3+ abnehmende Größe: A-B-X (ortho-)rhombische Pyroxene: r A = r B ([VI]-Koordination) sonst: monoklines Kristallsystem (Symmetrieerniedrigung)

239 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 239 Pyroxen-Familie [Si 2 O 6 ] 4 : starre 2er-Ketten c-achse seitliche Absättigung der Ketten durch Kationen

240 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 240 Pyroxen-Familie VIII/F.01: Klinopyroxene Ca-Pyroxene Na-Ca-Pyroxene Li-Pyroxen Na-Pyroxen VIII/F.02: Orthopyroxene Mg-Fe-Pyroxene viele Mischkristallreihen monoklin (ortho-)rhombisch

241 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 241 Pyroxen-Familie lückenlose Mischkristallreihen

242 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 242 VIII/F.02: Mg-Fe-Pyroxene (Orthopyroxen) VIII/F Enstatit Mg 2 [Si 2 O 6 ] >90% En (Bronzit) (Mg,Fe) 2 [Si 2 O 6 ] 70 90% En VIII/F Hypersthen (Mg,Fe) 2 [Si 2 O 6 ] 50 70% En VIII/F Ferrohypersthen (Fe,Mg) 2 [Si 2 O 6 ] 30 50% En (Ferrosilit) Fe 2 [Si 2 O 6 ] <30% En

243 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 243 VIII/F.02: Mg-Fe-Pyroxene (Orthopyroxen) Ferrosilit: nicht in der Natur beobachtet max. 5 Mol.-% Ca 2 Si 2 O 6 (VIII/F.18-10: Wollastonit) weit verbreitet in magmatischen Gesteinen typisch für hochgradig metamorphe Gesteine (Ortho-)Enstatit 1140 C Klinoenstatit 1557 C Forsterit + Cristobalit Enstatit: Rohstoff für Feuerfestmaterial (wie Forsterit) (Klinoenstatit nur in Meteoriten)

244 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 244 Pyroxen-Familie lückenlose Mischkristallreihen

245 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 245 VIII/F.01: Ca-Pyroxene Klinopyroxene VIII/F Diopsid CaMg[Si 2 O 6 ] >90% Di (Salit) Ca(Mg,Fe)[Si 2 O 6 ] 50 90% Di (Ferrosalit) Ca(Fe,Mg)[Si 2 O 6 ] 10 50% Di VIII/F Hedenbergit CaFe[Si 2 O 6 ] <10% Di VIII/F Augit (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)[(Si,Al) 2 O 6 ] 2(Mg,Fe) 2+[VI] Ca 2+[VIII] + (Mg,Fe) 2+[VI] (Mg,Fe) 2+[VI] + Si 4+ [IV] Al 3+[VI] + Al 3+[IV] CaAl[AlSiO 6 ]: kommt nicht vor (nur als Augit) häufige, gesteinsbildende Minerale Augit: dunkler Gemengeanteil in basischen Gesteinen Diopsid: in metamorphen Gesteinen Diopsid: auch Edelsteinqualität

246 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 246 VIII/F.01: Na-Pyroxene VIII/F Jadeit NaAl[Si 2 O 6 ] VIII/F Ägirin NaFe[Si 2 O 6 ] Klinopyroxene Ca 2+[VIII] + (Mg,Fe) 2+[VI] Na +[VIII] + (Al,Fe) 3+ [VI] VIII/F.01: Na-Ca-Pyroxene Klinopyroxene VIII/F Omphacit (Na,Ca)(Fe 2+,Mg,Al)[Si 2 O 6 ] Jadeit-Augit-Mischkristallreihe (Ägirinaugit) (Na,Ca)(Fe 2+,Mg,Fe 3+,Al)[Si 2 O 6 ] Ägirin-Augit-Mischkristallreihe

247 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 247 VIII/F.01: Klinopyroxene Li-Pyroxene VIII/F : Spodumen LiAl[Si 2 O 6 ] chrakteristisch für Li-reiche Pegmatite (bis 12 m Länge) auch hydothermale Bildung (Edelspodumen) wichtiger Li-Rohstoff für Glas- und Keramikindutrie (optische Dispersion, Flussmittel) wichtige Kristallphase in Glaskeramik (Kochfelder): geringer thermische Ausdehnungskoeffizient

248 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 248 VIII/F.18: Wollastonit-Reihe (3er-Einfachketten) Pyroxenoid VIII/F.18-10: Wollastonit Ca[SiO 3 ] (Ca 3 [Si 3 O 9 ]) Ca zu groß für 2er-Kette oder -Band typisches metamorphes Mineral, z. B.: Calcit + Quarz Wollastonit + CO 2 feuerfester, keramischer Werkstoff, Füllmaterial in Kunststoffen, Isolier VIII/F.27 Rhodonit-Reihe (5er-Einfachkette Pyroxenoid VIII/F Rhodonite (Mn,Fe,Mg,Ca) 5 [Si 5 O 15 ] Schmuckstein: rote Farbe

249 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 249 Amphibol-Familie A 0 1 B 2 C 5 [(OH,F) X 4 O 11 ] 2 Bänder mit [Si 4 O 11 ] 6 A [X XII] = Na + (auch K + ), (Leerstelle) B [VIII] = Ca 2+, Na +, Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+ C [VI] = Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+, Al 3+, Fe 3+, Ti 4+ X [IV] = Si 4+, Al 3+ Kettenmitte (im Ring ) = OH, F (ortho-)rhombische Amphibole: r B = r C : [VI]-Koordination sonst: monoklines Kristallsystem

250 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 250 Amphibol-Familie Bänder (2er-Doppelketten) VIII/F Tremolit Ca 2 Mg 5 [OH Si 4 O 11 ] 2 OH -Gruppe im Ring (Kettenmitte)

251 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 251 Amphibol-Familie Bänder (2er-Doppelketten): VIII/F Tremolite Ca 2 Mg 5 [OH Si 4 O 11 ] 2 Bänder zur Zeichenebene zwischen den Bändern: B- und C-Kationen, A-Leerstelle

252 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 252 Amphibol-Familie Klinoamphibole monoklin Ca-Amphibole, arm an Alkalien: VIII/F.10 Tremolit-Reihe Na-Amphibole: VIII/F.08 Glaukophan-Reihe Orthoamphibole (ortho-)rhombisch Mg-Fe-Amphibole: VIII/F.07 Grunerit-Reihe VIII/F.12 Anthophyllit-Reihe viele Mischkristallreihen

253 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 253 VIII/F.12: Mg-Fe-Amphibole Orthoamphibole VIII/F Anthophyllit Mg 7 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Ferro-anthophyllit Fe 7 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Gedrit Mg 5 Al 2 [OH AlSi 3 O 11 ] 2 VIII/F Ferrogedrit Fe 5 Al 2 [OH AlSi 3 O 11 ] 2 lückenlose Mischbarkeit zw. Fe-Mg-Endgliedern (Mg,Fe) 2+[VI] + Si 4+ [IV] Al 3+ [VI] + Al 3+[IV] durch Metamorphose von Ca-armen, Fe/Mg-reichen Sedimenten chemisch und äußerlich sehr ähnlich dem Enstatit und Hypersten Klinoamphibole VIII/F Cummingtonit Mg 7 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Grunerit Fe 7 [OH Si 4 O 11 ] 2

254 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 254 VIII/F.10: Ca-Amphibole Klinoamphibole VIII/F Tremolit Ca 2 Mg 5 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Aktinolit Ca 2 (Mg,Fe) 5 [OH Si 4 O 11 ] 2 (Strahlstein) VIII/F Ferro-Aktinolit Ca 2 Fe 5 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Hornblende (Na,K) 0 1 (Ca,Na) 2 (Mg,Fe,Al) 5 [OH (Si,Al)Si 3 O 11 ] 2 ausgedehnte Mischkristallreihen mit zahlreichen Endgliedern Al- und Fe-Oxid-haltig der wichtigste und am meisten verbreitete gesteinsbildende Amphibol Vorkommen in Magmatiten und Metamorphiten Asbest-Minerale

255 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 255 VIII/F.10: Ca-Amphibole Mg/(Mg+Fe 2+ ) Tremolit Aktinolit Ferro- Aktinolit 7.5 Tr.Hbl. Act. Hbl. Fe.- Act.- Hbl. Magnesia- Hornblende Ferro- Hornblende 7 Tsch. Hbl. 6.5 Klinoamphibole Tschermarkit Fe.- Ferro- Tsch.- Tschermarkit Hbl x Si

256 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 256 VIII/F.08: Na-Amphibole Klinoamphibole VIII/F Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Ferroglaukophan Na 2 Fe 3 Al 2 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Magnesioriebeckit Na 2 Mg 3 Fe 2 [OH Si 4 O 11 ] 2 VIII/F Riebeckit Na 2 Fe 3 Fe 2 [OH Si 4 O 11 ] 2 lückenlose Mischbarkeit zw. Fe-Mg-Endgliedern Glaukophan: lokal wichtiges gesteinsbildendes Mineral, ausschließlich in Metamorphiten feinfasriger Riebeckit Krokydolith-Asbest (verspinnbar, hitze- und säurebeständig, aber Asbestose) verkieselt und oxidiert: Tiegerauge

257 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 257 Spaltformen

258 VIII/F: Ketten- und Bandsilicate 258 Mischkristallereihen

259 Geochemische Vielfalt 259 Einfache Substitution Mg 2+ Fe 2+ Fe 2+ Mn 2+ Al 3+[VI] Fe 3+ OH F Einfache Substitution mit Koordinationswechsel Mg 2+ Ca 2+ Na + K + Gekoppelte Substitutionen Ca 2+ + Mg 2+ Na + + Al 3+ [VI] Ca 2+ + Fe 2+ Na + + Fe 3+ [VI] Mg 2+[VI] + Si 4+[IV] Al 3+[VI] + Al 3+[IV] Mg 2+ + Si 4+ Fe 3+ [VI] + Al 3+ [IV] Na + + OH + (Tschermark- Substitution)

260 VIII/H: Schichtsilicate 260 Eigenschaften Silicate mit Schichtstruktur: ebene, unendliche Netzwerke starke Si O- bzw. Al O-Bindungen in der Schicht schwache van-der-waals- und schwächere ionische Bindungen zwischen den Schichten vollkommene Spaltbarkeit Schicht geringe Härte wichtige gesteinsbildene Mineralgruppen große wirtschaftliche und geowissenschaftliche Bedeutung

261 VIII/H: Schichtsilicate 261 Systematik Bausteine der Basisschicht [SiO4 ]-Tetraeder: Silicate [(Al,Si)O4 ]-Tetraeder: Alumosilicate Tetraederschichten ( bzw. ) Bausteine der zweiten Schicht A(O,OH)6 -Oktaeder A = Al 3+, Mg 2+ (auch Fe 2+, Fe 3+, Mn 3+, Ni 2+ ) Oktaederschicht ( ) Bausteine zwischen den Schichten H2 O-Moleküle große Kationen (z. B. K + )

262 VIII/H: Schichtsilicate 262 Systematik Aufbau der Basisschicht eckenverknüpfte Tetraeder: 3 OB, 1 O E Netz aus 6er-Ringen, meist deformiert alle OE in einer Richtung Schicht

263 VIII/H: Schichtsilicate 263 Systematik Aufbau der Oktaederschicht kantenverknüpfte A(O,OH)6 -Oktaeder Mg(O,OH)6 -Oktaeder ( Brucit -Schichten) Mg 2+ : jede Oktaederlücke besetzt: 3 von 3 trioktaedrisch Al(O,OH)6 -Oktaeder ( Hydragillit -Schichten): Al 3+ : jede dritte Oktaederlücke nicht besetzt: 2 von 3 dioktaedrisch

264 VIII/H: Schichtsilicate 264 Systematik Aufbau der Oktaederschichten Brucit -Schicht (Mg2+ ) Hydragillit -Schicht (Al3+ ) 3 von 3 2 von 3 Oktaederlücken besetzt trioktaedrisch dioktaedrisch

265 VIII/H: Schichtsilicate 265 Systematik Eckenverknüpfung der Schichten: 1 gemeinsame Ecke des SiO 4 -Tetraeders und des Mg-/Al-Oktaeders OH-Gruppen des Mg-/Al-Oktaeders: Ringlücke der Tetraederschicht Kaolinit

266 VIII/H: Schichtsilicate 266 Systematik Verknüpfung der Tetraeder- (, ) und Oktaeder- ( ) Schichten Ein- Zwei- Drei- Drei- Vier- Schicht- Schicht- Schicht- Schicht- Schichtsilicat silicat silicat alumosilicat alumosilicat (nicht bekannt) Ton- Talk- Glimmer- Chloritminerale Gruppe Gruppe Gruppe

267 VIII/H: Schichtsilicate 267 Systematik Verknüpfung der Schichten 2-Sch. 3-Sch. 3-Sch. 4-Sch.

268 VIII/H: Schichtsilicate 268 Systematik Tetraederschicht Silicat Alumosilicat Oktaederschicht dioktaedrisch trioktaedrisch Stapelung Zwei-Schichten Drei-Schichten Vier-Schichten H 2 O-Moleküle zwischen den Schichten nichthydratisiert hydratisiert keine Unterscheidung nach tetraederfremden Anionen

269 VIII/H: Schichtsilicate 269 Systematik dioktaedrisches Zwei-Schicht-Silicat: Kaolinit-Gruppe Al 4 [(OH) 8 Si 4 O 10 ] trioktaedrisches Zwei-Schicht-Silicat: Serpentinit-Gruppe Mg 6 [(OH) 8 Si 4 O 10 ] dioktaedrisches Drei-Schicht-Silicat: Pyrophyllit Al 2 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] trioktaedrisches Drei-Schicht-Silicat: Talk-Gruppe Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] hydratisiertes dioktaedrisches Drei-Schicht-Silicat: Montmorillonit-Gruppe (Al,Mg) 2 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] (Na,Ca) x (H 2 O) y

270 VIII/H: Schichtsilicate 270 Systematik dioktaedrisches Drei-Schicht-Alumosilicat: Muskovit-Gruppe KAl 2 [(OH) 2 AlSi 3 O 10 ] trioktaedrisches Drei-Schicht-Alumosilicat: Biotit-Gruppe K(Mg,Fe) 3 [(OH) 2 AlSi 3 O 10 ] trioktaedrisches Vier-Schicht-Alumosilicat: Chlorit-Gruppe (Mg,Fe,Al) 3 [(OH) 2 (Si,Al) 4 O 10 ] (Mg,Fe) 3 (OH) 6 Glimmer: Biotit-Gruppe und Muskovit-Gruppe Smektite: Montmorillonit-Gruppe und Saponit-Gruppe

271 VIII/H: Schichtsilicate 271 VIII/H.09-10: Pyrophyllit Al 2 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] nur röntgenographisch von Talk zu unterscheiden in niedriggradigen Al-reichen Metamorphiten Verwendung als Feuerfestmaterial (mit Zirkon) für Isolationskeramik, Füllstoff für Papier, Kunstoffe und Seifen VIII/H.09-40: Talk Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] Härte 1 (Standdardmineral der Mohs-Skala) Bildung durch hydrothermale Umwandlung von Mg-reichen basischen Gesteine auch durch Hochdruckmetamorphose Mg-reicher Gesteine oft Pseudomorphose nach Olvin, Pyroxen, Amphibol

272 VIII/H: Schichtsilicate 272 VIII/H.09-40: Talk Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] Hydrothermale Bildung mit kohlensäurehaltigem Wasser: 4(Mg,Fe) 2 [SiO 4 ] + H 2 O + CO 2 + 2O 2 Olivin Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] + 3Mg[CO 3 ] + 2Fe 2 O 3 Talk Magnesit Hämatit (ohne Sauerstoffüberschuss: Ferromagnesit und Magnetit) Kontaktmetasomatose (Grenze zwischen Intrusivgestein und Dolomit: linsenförmige Körper) 3CaMg[CO 3 ] 2 + 4SiO 2 + H 2 O Dolomit (gelöst) Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] + 3Ca[CO 3 ] + 3 CO 2 Talk Calcit

273 VIII/H: Schichtsilicate 273 VIII/H.09-40: Talk Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] keine Schichtladung, nur schwache Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Schichten massig dicht: Steatit, Speckstein wasserabweisend Verwendung Absorptionsmittel für organische Stoffe gemahlen (Talkum): als Schmiermittel und in Arzneimitteln gebrannter Talk: Steatit-Keramik sehr fest, zäh und hart: Gemisch aus Cristobalit und Klinoenstatit wichtige Elektrokermaik Material für Kleinskulpturen

274 VIII/H: Schichtsilicate 274 VIII/H.10 13: Glimmergruppen Drei-Schicht-Alumosilicate: Muskovit, Biotit, etc. AB 2 [(OH,F) 2 XSi 3 O 10 ] mit A [XII] : K +, Na +, Rb +, Cs + B [VI] : Al 3+, Fe 3+, Cr 3+, Mn 3+, V 3+, Ti 3+, Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+, Li + X [IV] : Al 3+, auch Si 4+ geringe Mischkristallbildung

275 VIII/H: Schichtsilicate 275 VIII/H.10-70: Muskovit KAl 2 [(OH) 2 AlSi 3 O 10 ] dioktaedrisches Drei-Schicht-Alumosilicat Hellglimmer : K- und Al-reich Cr-haltig: Fuchsit Vorkommen in Magmatiten, Metamorphiten (z.b. Glimmerschiefer), auch in Sedimentgesteinen (Sandstein) gute Wärme- und Elektroisolation VIII/H.11-00: Biotit K(Mg,Fe) 3 [(OH) 2 AlSi 3 O 10 ] trioktaedrisches Drei-Schicht-Alumosilicat Dunkelglimmer : Fe- und Mg-reich VIII/H.11-80: Phlogopite KMg 3 ([(OH) 2 AlSi 3 O 10 ] Fe-freies Endglied der Mischkristallreihe mit Biotit

276 VIII/H: Schichtsilicate 276 VIII/H.19-15: Illit (K,H 3 O)(Al,Mg,Fe) 2 [(OH,H 2 O) 2 (Si,Al) 4 O 10 ] hydratisiertes dioktaedrisches Drei-Schicht-Alumosilicat (Hydroglimmer, Hydromuskovit) Bildung durch teilweise Hydratation des Muskovits: teilweiser Ersatz von K + durch H 3 O + häufigstes Tonmineral der jüngeren Tone (Tertiär) in Mitteleuropa fettig, weniger biegsam als Muskovit

277 VIII/H: Schichtsilicate 277 VIII/H.19-20: Montmorillonit (Smectit) (Al,Mg,Fe) 2 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] (Na,Ca) 0.3 (H 2 O) y hydratisiertes dioktaedrisches Drei-Schicht-Silicat variabler Wassergehalt Änderung der c-gitterkonstante ( Å): quellend wasserspeicherndes Tonmineral vorherrschendes Tonmineral im Bentonit Verwitterungsprodukt von basischen Magmatiten und Vulkaniten, vor allem Aschen wichtiger Bestandteil in tropischen und Tiefsee-Böden

278 VIII/H: Schichtsilicate 278 VIII/H.19-20: Montmorillonit (Smectit) (Al,Mg,Fe) 2 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] (Na,Ca) 0.3 (H 2 O) y thixtrop (Erniedrigung der Viskosität bei Scherung und Erhöhung bei nachlassender Scherung) Verwendung bei tiefen Bohrungen: Eindicken der Spülflüssigkeit bei Stillstand und Verflüssigung beim Fortsetzen der Bohrung VIII/H.19-40: Nontronit (grünlich) Fe 3+ 2 [(OH) 2 Al 0.33 Si 3.67 O 10 ] 0.33 Na 0.33 (H 2 O) 4

279 VIII/H: Schichtsilicate 279 VIII/H.21-10: Vermiculit Mg 2 (Mg,Fe 3+,Al)[(OH) 2 (Al,Si) 4 O 10 ] Mg 0.35 (H 2 O) 4 hydratisiertes trioktaedrisches Drei-Schicht-Alumosilicat geordnete und ungeordnete Strukturen möglich vielfältige Diadochie: Ladungsausgleich durch Zwischenschichtkationen variabler Wassergehalt: quellfähig rasches Erhitzen >850 C: starkes Expandieren (Volumenzunahme bis auf das 30-fache!) Verwendung als Leichtbauzuschlagstoff, Verpackungsmaterial, Kationenaustauscher, Speicherung von Nährstoffen

280 VIII/H: Schichtsilicate 280 VIII/H.23-20: Klinochlor (VIII/H.23 Chlorit-Gruppe) (Mg,Fe) 3 [(OH) 2 (Al,Si) 4 O 10 ] (Mg,Fe,Al) 3 (OH) 6 trioktaedrisches Vier-Schicht-Alumosilicat breite Mischkristallreihen Mg>Fe: Klinochlor, meist grün Fe>Mg: Chamosit (34 43% FeO, 0 6% Fe 2 O 3 ) und Thuringit (19 39% FeO, 7 31% Fe 2 O 3 ): wichtiges Eisenerzmineral Mg 3 [(OH) 2 Si 4 O 10 ] Mg 3 (OH) 6 : kein Endglied, sondern Serpentinit-Gruppe (kein Alumosilicat) wichtiges gesteinsbildendes Mineral in niedriggradigen Metamorphiten sekundäres Umwandlungsprodukt von Biotit, Granat, Pyroxen, Amphibol

281 VIII/H: Schichtsilicate 281 VIII/H.25-10: Kaolinit Al 2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] dioktaedrisches Zwei-Schicht-Silicat Variation in Schichtfolge und Kationenbesetzung: VIII/H.25-20: Dickit Al2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] VIII/H.25-40: Halloysit Al2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] AlO 2 (OH) 4 -Oktaeder über 2 Sauerstoffe mit 2 SiO 4 -Tetraedern verknüpft fest gebundenes Wasser 400 C (OH-Gruppen)

282 VIII/H: Schichtsilicate 282 VIII/H.25-10: Kaolinit Al 2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] Bindung zwischen den Zweier-Schichten: Wasserstoffbrückenbindung

283 VIII/H: Schichtsilicate 283 VIII/H.25-10: Kaolinit Al 2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] Hauptbestandteil von Kaolin (Porzellanerde, china clay) feucht: ungewöhnlich plastisch außerordentlich wichtig für die keramische Industrie: Al 2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] 400 C Al 2 [ 6 O 2 Si 2 O 5 ] + 2H 2 O Kaolinit Metakaolinit 1000 C Al 2 SiO 5 + SiO 2 Mullit Christobalit Feinkeramik Feuerfestmaterial (Ofenziegel) Füllstoff: Papier-, Pharmaindustrie

284 VIII/H: Schichtsilicate 284 VIII/H.25-10: Kaolinit Al 2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] Bildung durch Verwitterung von Magmatiten und Metamorphiten, z. B.: Kalifeldspat + Wasser Kaolinit + SiO 2 aqu. + K 2 O aqu. SiO % 6.47% 21.58% 43.05% Al 2 O % % K 2 O % % humides Klima auch Niedrigtemperatur-Hydrothermal-Bedingungen

285 VIII/H: Schichtsilicate 285 VIII/H.27: Serpentin-Gruppe trioktaedrisches Zwei-Schicht-Silicat VIII/H.27-00: Chrysotil (Faserserpentin) Mg 3 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] REM-Aufnahme 1000 TEM-Aufnahme VIII/H.27-10: Antigorit (Blätterserpentin) (Mg,Fe 2+ ) 3 [(OH) 4 Si 2 O 5 ]

286 VIII/H: Schichtsilicate 286 VIII/H.27: Serpentin-Gruppe r Mg 2+ > r Al 3+ r Mg 2+ = 0.66 Å, r Al 3+[VI] = 0.51 Å Aufweitung der Oktaederschichten misfit zwischen Tetraeder- und Oktaederschichten Krümmung der Schichten schwer unterscheidbar, sicher nur mit Röntgenbeugung Bildung durch niedriggradige Metamorphose aus ultrabasischen Gesteinen Chrysotil-Asbest: hochfeuerfeste verspinnbare Fasern, aber Krebsgefahr Feuerfestplatten, -gewebe und -filter bruchzäher Faserbeton und -bitumen Reibbeläge Serpentinit: leicht polierfähiger Werkstein

287 VIII/H: Schichtsilicate 287 wichtige Schichtsilicatgruppen Serpentinit-Gruppe Chrisothil, Antigorit Tonmineralgruppe Kaolinit Montmorillonit Vermiculit Pyrophyllit-Talk-Gruppe Glimmer-Gruppe Muskovit, Biotit Hydroglimmer-Gruppe Illit Chlorit-Gruppe Klinochlor Zwei-Schicht-Silicate Zwei-Schicht-Silicate Drei-Schicht-Silicate Drei-Schicht-Alumosilicate Drei-Schicht-Silicate Drei-Schicht-Alumosilicate Drei-Schicht-Alumosilicate Vier-Schicht-Alumosilicate

288 VIII/J: Gerüstsilicate 288 Systematik 4 O B, 0 O E : 3-dim. Verknüpfung 3-dim. Gerüst Alumosilicate: [Al x Si n x O 2n ] x mit x = (0,)1, 2 und n > x Substitution: xsio 4/2 xalo 4/2 + Ax+ offene, weitmaschige Gerüste: Ringgröße 8 Kationen gebunden an AlO 5 4 -Tetraeder Einbau großer Kationen: Na +, K +, Ca 2+, auch weitere Anionen und Wasser

289 VIII/J: Gerüstsilicate 289 Systematik Feldspat-Familie VIII/J.06: Kalifeldspäte (K,Na)[AlSi3 O 8 ] VIII/J.07: Plagioklase Ca[Al2 Si 2 O 8 ] Feldspatoide VIII/J.02: Nephelin (Na,K)[AlSiO4 ] VIII/J.05: Leucit KAl[Si2 O 6 ] VIII/J.11 14: Sodalit-Reihe Na8 [Cl 2 (AlSiO 4 ) 6 ] VIII/J.13: Skapolith-Gruppe (Na,Ca) 8 [(Cl 2,SO 4,CO 3 ) 1 2 Al 1 2 (Si 2 3 O 8 ) 6 ] VIII/J.21 27: Zeolith-Familie

290 VIII/J: Gerüstsilicate 290 Feldspat-Familie >50% aller Minerale der Erdkruste nicht im Erdmantel Bildung in basischen bis sauren Schmelzen auch metamorphen Gesteinen nicht in Sedimenten: Verwitterung Alkali-Feldspäte: wichtige Rohstoffe niedrige Kristallsymmetrie: monoklin und triklin sehr häufig Zwillingsbildung: Wachstums- und Umwandlungs-Zwillinge Si-Al-Ordnungsvorgänge: Al-Verteilung temperatur- und abkühlratenabhängig, aber kinetisch stark gehemmt

291 VIII/J: Gerüstsilicate 291 Feldspat-Familie VIII/J Orthoklas K[AlSi 3 O 8 ] VIII/J Albit Na[AlSi 3 O 8 ] VIII/J Anorthit Ca[Al 2 Si 2 O 8 ]

292 VIII/J: Gerüstsilicate 292 Feldspat-Familie Mischungslücke: temperaturabhängig Plagioklas-Reihe: lückenlos mischbar (>350 C) r Ca 2+ = 1.29 Å r Na + = 1.24 Å r K + = 1.59 Å Na + +Si 4+ Ca 2+ +Al 3+ Sanidin: begrenzte Mischbarkeit zwei verschiedene Feldspäte nebeneinander im Gestein

293 VIII/J: Gerüstsilicate 293 Plagioklas-Reihe trikline Na-Ca-Feldspäte VIII/J Albit Na[AlSi 3 O 8 ] < 10% An VIII/J Oligoklas (Na,Ca)[(Al,Si) 4 O 8 ] 10 30% An VIII/J Andesin (Na,Ca)[(Al,Si) 4 O 8 ] 30 50% An VIII/J Labradorit (Ca,Na)[(Al,Si) 4 O 8 ] 50 70% An VIII/J Bytownit (Ca,Na)[(Al,Si) 4 O 8 ] 70 90% An VIII/J Anorthit Ca[Al 4 O 8 ] > 90% An schief spaltend (griechisch) Albit: wichtiger Keramik-, Glas- und -Rohstoff

294 VIII/J: Gerüstsilicate 294 Plagioklase bei höheren Temperaturen: statistische Si-Al-Verteilung metastabil bei hoher Abkühlrate, aber Si-Al-Ordnung bei kleineren Abkühlraten 700 C 980 C (Tief-)Albit Hochalbit Monalbit triklin triklin monoklin ungeordnete geordente geordnete Si-Al-Verteilung Anorthit: vollständig geordnete Si-Al-Verteilung Si:Al=1:1 und nur Ca 2+ -Ionen bei statistischer Verteilung lokal elektrostatisch nicht abgesättigt

295 VIII/J: Gerüstsilicate 295 Plagioklase in der Regel verzwillingt: Albit Periklin Karlsbader Manebacher Bravenoer oft polysynthetische Verzwillingung und Doppel-Zwillinge VIII/J.07-50: Labradorit (An 50 An 70 ) submikroskopische Entmischungslamellen: Labradorisieren (Schmuck- und Ornamentstein)

296 VIII/J: Gerüstsilicate 296 Alkali- und Ba-Feldspäte VIII/J Sanidin (K,Na)[AlSi 3 O 8 ] monoklin VIII/J Orthoklas K[AlSi 3 O 8 ] monoklin VIII/J Mikroklin K[AlSi 3 O 8 ] triklin VIII/J Celsian Ba[Al 2 Si 2 O 8 ] monoklin VIII/J Hyalophan (K,Ba)[(Si,Al) 2 Si 2 O 8 ] monoklin

297 VIII/J: Gerüstsilicate 297 VIII/J.06-40: Orthoklas K[AlSi 3 O 8 ] monokline, teilweise geordnete Si-Al-Verteilung (zwischen Sanidin und Mikroklin) mit Plagioklas das häufigste Silicat realtiv selten in Granitpegmatiten (hier Mikroklin oder albitisiert) Hauptgemenge von hellen Plutoniten: idiomorphe Kristalle auch in Gneisen und in wenig umgelagerten Sedimenten einfache Zwillinge häufig: Karlsbader Gesetz hellrosa bis fleischrot

298 VIII/J: Gerüstsilicate 298 VIII/J.06-30: Mikroklin K[AlSi 3 O 8 ] trikline Tieftemperaturform: fast vollständig geordnete Si-Al-Verteilung polysynthetische Zwillingslamellen: Perthit: Albitkriställchen im Orthoklas Antiperthit: Orthoklaskriställchen im Albit Größe der Einlagerungen: Makroperthite (>0.1 mm) bis sub-x-ray-perthite (<0.15 µm)

299 VIII/J: Gerüstsilicate 299 VIII/J.06-30: Mikroklin K[AlSi 3 O 8 ] Schriftgranite : charakteristische Verwachsung von Quarz und Mikroklin Vorkommen in sauren Intrusivgesteinen und Pegmatiten, auch in Metamorphiten und Sedimentgesteinen Riesenkristalle in Pegmatiten: 49 m lang, Durchmesser m, Gewicht 15,9 t (1981 Colorado) Rohstoff für Keramik-, Glas- und industrie mit Orthoklas (Kalirohstoff)

300 VIII/J: Gerüstsilicate 300 VIII/J.06-20: Sanidin (K,Na)[AlSi 3 O 8 ] monokline Hochtemperaturform nicht entmischt in Orthoklas und Albit durch hohe Abkühlrate Hochtemperaturform Vorkommen in vulkanischen Gesteinen ungeordnete Si-Al-Verteilung

301 VIII/J: Gerüstsilicate 301 Feldspatoide geringerer SiO 2 -Gehalt als Feldspäte nicht im Gleichgewicht mit Quarz Bildung aus alkalireichen, SiO 2 -armen Schmelzen VIII/J.02: Nephelin (Na,K)[AlSiO 4 ] VIII/J.05: Leucit KAl[Si 2 O 6 ] VIII/J.11 14: Sodalit-Reihe Na 8 [Cl 2 (AlSiO 4 ) 6 ]

302 VIII/J: Gerüstsilicate 302 VIII/J.02-10: Nephelin (Na,K)[AlSiO 4 ] wichtiges gesteinsbildendes Mineral in SiO 2 -untersättigten Vulkaniten und Plutoniten (Nephelinbasalt) starker SiO 2 -Unterschuss: Na 2 O Al 2 O 3 O 2SiO 2 (Albit: Na 2 O Al 2 O 3 O 6SiO 2 ) Si:Al=1:1 (geordnet) Na:K 4:1 Struktur dem Tridymit ähnlich (3-dim. verknüpfte 6er-Ringe) Feldspatersatz und Al-Rohstoff (leichte Säurezersetzlichkeit)

303 VIII/J: Gerüstsilicate 303 VIII/J.05-10: Leucit K[AlSi 2 O 6 ] K 2 O Al 2 O 3 O 4SiO 2 (Orthoklas: K 2 O Al 2 O 3 O 6SiO 2 ) (Tief-)Leucit 605 C Hochleucit tetragonal kubisch Tief-Leucit: Paramorphose (Zwillingslamellen) Leucitoeder (Ikositetraeder {211}) nur in basischen Vulkaniten, Kristallisation aus der Schmelze isotyp: VIII/J Analcim Na[AlSi 2 O 6 ] H 2 O, aber Zeolith

304 VIII/J: Gerüstsilicate 304 VIII/J.11-10: Sodalite Na 8 [Cl 2 (AlSiO 4 ) 6 ] Nephelin NaCl : 3Na 2 O 3Al 2 O 3 3SiO 2 2NaCl Käfig -Struktur aus SiO 4 - und AlO 4 -Tetraedern 6 4er-Ringe, 8 6er-Ringe große Anionen (Cl, SO 2 4, S2 ) und Kationen (nur Si- und Al-Atome dargestellt) Vorkommen vorallem in effusiven Alkaligesteinen, auch in Plutoniten Verwendung als Molekularsiebe VIII/J.11-40: Lazurit (Na,Ca) 8 [S 2 (AlSiO 4 ) 6 ] Verwendung als Schmuckstein (Lapis lazuli)