Mineral - Kristall - Gestein

Entstehung eines Kristalls:

Flüssige Gesteinsschmelze (die atomare Bausteine sind beweglich)

Erstarrung (Die Teilchen verlieren die Beweglichkeit und liegen an bestimmten Stellen des Körpers fest.)

a) rasche Erstarrung

feste Körper, in dem die Teilchen gesetzlos angeordnet sind.

Die Begrenzung hängt von zufälligen Außeneinflüsse ab.

"gestaltloser" Körper = amorpher Körper = "Glas"

Das physikalische Verhalten eines amorphen Körpers ist durch die zufällige Anordnung der Teilchen nach allen Richtungen gleich = isotrop.

b) langsame Erstarrung

Die Teilchen haben Zeit und Möglichkeit sich regelmäßig aneinanderzureihen.

kristalline Körper, Kristalle

Jeder Kristall ist nach einem Kristallgitter (Abb.122.1) aufgebaut und gehorcht daher auch bestimmten Kristallgesetzen.

Das physikalische Verhalten eines kristallinen Körpers ist durch ein gesetzmäßige Anordnung der Teilchen richtungsgebunden = anisotrop

z.B. Schwefel rasche Abkühlung amorph

langsame Abkühlung Kristalle

Bei der Entstehung eines Kristalls verbinden sich zuerst einige wenige Elementarteilchen zu einem Kristallkeim. An sie lagern sich gesetzmäßig neue Teilchen an.

Liegen die Kristallkeime in großen Abständen Große regelmäßige Kristalle

Bei einseitiger Stoffzufuhr verzerrte Kristalle (Abb. 121.3 a+b)

Bei zu geringer Stoffzufuhr kann das Flächenwachstum des Kristalls nicht mit dem schnellen Wachstum der Kanten mithalten Kristallskelette (z.B. Schneekristalle)

Liegen die Kristallkeime in geringen Abständen gegenseitige Wachstumshinderung Kristalldrusen (z.B. Amethystdrusen)

Wenn sich zwei Kristalle in gesetzmäßiger Weise verbinden Kristallzwillinge

z.B. Schwalbenschwanzzwillinge: Berührung der Kristalle in einer Ebene;

z.B. Gipskristall

Bilden sich gleichzeitig sehr viele Kristallkeime in geringen Abständen Kristalliner Körper

Sind die einzelnen Minerale so klein, dass sie mit freiem Auge nicht gesehen werden können dichter Körper.

Das Kristallwachstum folgt immer bestimmten Gesetzen:

Gesetz der Winkelkonstanz:

Die gleichen Flächen derselben Kristallart schließen bei allen Kristallen gleiche Winkel ein. Natürliche Kristalle sind durch äußere Einflüsse beim Wachstum oft verzerrt, aber ihre Flächenwinkel werden stets genau eingehalten.

Symmetriegesetz:

Alle Kristalle sind symmetrisch. Die Mannigfaltigkeit der Kristallformen läßt sich auf gewisse geometrische Grundformen zurückführen.

Man kann Kristalle nach der Art und Anzahl ihrer Symmetrieelemente in

7 Kristallsysteme (diese wieder in 32 Kristallklassen) einteilen.

(Gustav Tschermak, Wiener Mineraloge)

Man untersucht dabei den Kristall, ob er ein

Symmetriezentrum (jede Fläche hat eine parallele Gegenfläche) hat,

Symmetrieebenen hat,

und untersucht die Drehwertigkeit (Deckachsen D2, D2,D4,D6) Folie (2 dimensional, 3 dimensional Buch S124).

Eigenschaften der Kristalle

Da die Kristallformen der Minerale meist nicht so ausgebildet sind, dass man sie deutlich erkennen kann und auch voneinander zweifelsfrei unterscheiden kann, müssen weitere Eigenschaften zum Bestimmen herangezogen werden.

Dazu gehören:

Farbe a) Eigenfarbe z.B.: schwefelgelb, zinnoberrot,

b) Fremdfarbe durch fremde Einschlüsse verursacht wie chemische und mechanische Beimengungen.

z.B.: Quarz: Eigenfarbe Bergkristall (farblos)

Fremdfarbe Amethyst (violett)

Rosmarin (rosa)

Rauchquarz (rauchbraun)

Citrin (zitronengelb)

z.B.:Steinsalz: Tritt in vielen Farben auf

Strich Farbe des Mineralpulvers, das man durch Reiben auf einer farblosen rauhen Porzellanplatte erzeugen kann.

Die Farbe des Minerals muß nicht mit der Farbe des Striches übereinstimmen!

z.B.: Gold Farbe: goldgelb Strich: goldgelb

Pyrit (Katzengold) Farbe: goldgelb Strich: grünlich-schwarz

Glanz        Abhängig von: Durchsichtigkeit, Lichtbrechung, Gefüge und Oberflächen­beschaffenheit.

Glasglanz                          Diamantglanz

Seidenglanz Fettglanz matt

Perlmuttglanz Metallglanz

Spaltbarkeit und Bruch

Viele Mineralien lassen sich nach ebenen Flächen spalten. Diese Spaltbarkeit ist abhängig vom Gitterbau der Kristalle:

Vollkommene Spaltbarkeit (z.B. Glimmer in eine Richtung)

keine Spaltbarkeit: muscheliger Bruch (z.B. Quarz)

Härte (=Ritzhärte)

= Widerstand, den ein Mineral beim Ritzen mit einem scharfkantigen Material entgegenbringt.

Friedrich Mohs (1773 - 1839): Deutscher Mineraloge: zehnteilige Härteskala

Talk 01 mit Fingernagel schabbar

Steinsalz 02 mit Fingernagel ritzbar

Kalkspat 03 mit Kupfermünze ritzbar

Flußspat 04 mit Taschenmesser leicht ritzbar

Apatit 05 mit Taschenmesser noch ritzbar

Feldspat 06 mit Stahlfeile ritzbar

Quarz 07 ritzt Fensterglas

Topas 08 ritzt Quarz leicht

Korund 09 ritzt Topas leicht

Diamant 10 nicht ritzbar

Härte - richtungsabhängigkeit ( man kann daher z.B. Diamanten mit dem eigenen Pulver schleifen!)

Weitere Eigenschaften

Geruch

Geschmack (z.B. Salz)

Anfühlen (z.B. Talk - fettig)

Magnetismus

Bei guter Ausrüstung, z.B. in Labors sind noch weitere Untersuchungen möglich:

Fluoreszenz: z.B. Flourit (=Leuchterscheinung, bei Bestrahlung mit UV Licht)

Löslichkeit

Es entstehen Atzfiguren beim Betropfen mit ätzenden Flüssigkeiten.

Verhalten vor dem Lötrohr - chem. Verhalten

Dabei wird die Schmelzreaktion des zu Pulver gestampftes Minerals und Flammenverfärbung getestet. Steinsalz (NaCl) Flamme gelb

Radioaktivität

Wird mit einem Spezialgerät, dem sogenannten Geiger- Müller- Zählrohr ermittelt und die Intensität gemessen.

Wärmeverhalten

Auch die Wärmeausdehnung der Kristalle ist richtungsgebunden.

(z.B.: Ein zu einer Kugel geschliffener Kristall wird erwärmt Ellypsoid)

Elektrisches Verhalten

Verhalten von Röntgenstrahlen (Buch Seite 123 Bsp.: Steinsalz, Smaragd)

Röntgenstrahlen, die durch einen Kristall geschickt werde, zeigen ein charakte­ristisches Beugungsmuster.

Der Physiker Max von Laue (geb. 1897 bei Koblenz) bekam den Nobelpreis für das Sichtbarmachen der Kristallgitterstrukturen mit Hilfe von Röntgenstrahlen. Ein solcherart durchleuchteter Kristall hinterläßt auf einer fotografischen Platte ein charakteristisches Beugungsbild ( "Laue Diagramm"), das die Symmetrieverhältnisse in einem Kristall widerspiegelt.

Edelsteine und Schmucksteine

Versuch einer Definition:

Edelsteine = "Die Minerale, die ein schönes Aussehen besitzen und unseren Blick durch ihr funkelndes Farbenspiel, ihre Transparenz und ihr Glanz fesseln"
Er soll Abnützungen widerstehen muß hart sein (Härte 7-10)
Er muß selten und modern sein.

Es gibt nur 4 "eigentliche" Edelsteine: Diamant, Rubin, Saphir und Smaragd, alle anderen sind "Halbedelsteine" oder "Schmucksteine".

Man kann aber auch Edelsteinimitationen kaufen und teilweise ist es heute sogar möglich, Edelsteine synthetisch herzustellen. Synthesen sind Steine mit der gleichen chemischen Zusammensetzung und den gleichen physikalischen Eigenschaften wie natürlich gewachsene Steine, die sich von diesen nur dadurch unterscheiden, dass sie künstlich hergestellt werden. Diese Herstellung ist aufwendig und kostspielig. Ein Steyrer, Paul Knischka, entwickelt die synthetische Herstellung von Rubinen.

Edelsteine waren schon bei den "primitiven" Völkern sehr begehrt da man ihnen geheimnisvolle magische Eigenschaften und Heilkräfte zuschrieb. Außerdem "haben" sie eine Beziehung zu den Sternen. Gerade in der heutigen Zeit ist das Vertrauen auf die Kräfte der Edelsteine wieder sehr modern geworden. Den Monaten und den Sternzeichen sind bestimmte Glückssteine zugeordnet, die Glück und Gesundheit bringen sollen.

Sternzeichensteine Widder: Chalcedon, Rubin

Stier: Smaragd

Zwilling:             Onyx

Krebs:                  Karneol, Diamant

Löwe:                  Peridot

Jungfrau:             Beryll, Onyx

Waage:                Topas, Smaragd

Skorpion:            Chrysopras, Rubin

Schütze:              Zirkon, Saphir

Steinbock: Amethyst, Obsidian

Wassermann:      Jaspis, Obsidian

Fische:                 Saphir

Bearbeitung

Die Inder und Agypter waren die ersten, die Steine bearbeiteten. Heute gibt es zahlreiche Schliffarten:

Brilliantschliff, Altschliff, Achtkant, Rose, Treppen-Schliff, Ceylon-Schliff, Smaragd-Schliff, Tafel-Schliff, Cabochon, Gemischter Schliff.

Die positiven optischen Eigenschaften sollen durch den Schliff betont werden, Fehler und nachteilige Eigenschaften sollen unterdrückt werden. (Außerdem soll nicht zuviel Material weggeschliffen werden.)

Gewichtsangabe

erfolgt in Karat; 1 Karat = 0.2 g ( 1g = 5 Karat)