Klasse 3: Halogenide -...

Halogenide

Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith

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Klasse 3: Halogenide

Halogenide sind F- (Fluoride), Cl- (Chloride), Br- (Bromide) und J-Verbindungen (Iodide).Sie lassen sich nach dem Verhältnis Metall : Halogen und/oder nach dem Einbau vonkomplexen Anionen gliedern.

Klassifikation

• Metall : Halogen = 1 : 1

Halit (Steinsalz) Na[6]Cl[6] kub. (siehe Einf. Min. Pet!)

Sylvin K[6]Cl[6] kub.

Chlorargyrit (Silberhornerze) AgCl (AgBr, AgI)

• Metall : Halogen = 1 : 2

Fluorit (Flußspat) Ca[6]F2[4] kub. (siehe Einf. Min. Pet!)

• Wasserhältige Doppelhalide (Bittersalze)

Carnallit KMgCl3·6H2O

Algemeine physikalisch-makroskopische Eigenschaften

Halogenide haben meist geringe Dichte (1.6 bis 3.2 g/cm3) und Härte (1 bis 4),ausgezeichnete Spaltbarkeit, Glasglanz und sind durchsichtig bis durchscheinend. Chloridesind sehr gut wasserlöslich (vgl. Geschmack). Die Halogenide sind meist farblos, wenngefärbt, dann allochromatisch, d.h. durch Fremdionen oder Fremdeinschlüsse. Fast in allenFarben vorkommend. Die Farben schwarzviolett (Fluorit) bwz. tiefblau (Halit, Fluorit)entstehen durch Einwirkung von Radioaktivität.

Struktur

Halogenide


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NaCl-StrukturCaF2-Struktur

Entstehung

durch Fällung (a) beim Eindampfen von Wüstenseen, (b) bei der Verlandung und Evaporationvon Meeresbecken (z. B. Totes Meer), (c) aus vulkanischen Gasen, (d) aus hydrothermalenLösungen etc. Ihre gute Löslichkeit bedingt ihre späte Fällung bei der Eindampfung vonMeerwassr und der Bildung mariner Evaporite (nach den Karbonaten und Sulfaten(Gips);Steinsalz vor Sylvin, Sylvin vor Bittersalzen (= K-Mg-Salze)).

Halogenide


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Bedeutung der Halogenide

1. Wirtschaftliche Bedeutung von Halit: chemische Industrie (Gewinnung vonmetallischem Natrium, Soda, Ätznatron, Chlorgas, Salzsäure), alsKonservierungsmittel, Speisesalz, Streusalz im Winter.

2. Flußspat stellt das wichtigste Fluß- (d. h. Schmelz-) mittel für Hüttenprozesse dar(z.B.: Al-Gewinnung durch Aufschmelzung von Bauxit in Anwesenheit von Fluorit).Weitere Verwendung in der Keramikindustrie, optischen Industrie, chemischenIndustrie (HF-Gewinnung).

3. Steinsalz ist von wissenschaftlicher Bedeutung für die Kristallchemie aufgrund seinerStruktur. Viele Sulfid-Strukturen (z.B. Galenit) lassen sich vom NaCl-Gitter (AB-Typ) ableiten.

Gewinnung

Bergmännische Gewinnung von Halit durch Abbau oder Laugung/Lösung (Sole) oder durchEindampfung von Meerwasser in künstlich angelegten Trocknungsbecken (Salinen). InÖsterreich Gewinnung im Salzkammergut (z.B. Hallstatt), dort historisch bedeutenderBergbau (Hallstatt-Kultur d. älteren Eisenzeit).

Fluorit-Lagerstätten nach strukturmorphologischer Einteilung:

• Magmatische Abfolge1. In Karbonatiten, z.B. Palabora (Südafrika), Chilwa (Malawi), Amba Dongar (Indien),

Okoruso (Namibia)2. Pegmatitisch-pneumatolytisch, z.B. Chibiny und Lovozero (Russland), Bancroft

(Canada), Baltistan (Pakistan)3. In Greisen, besonders in Sn-W-Lagerstätten4. Kontaktmetasomatisch (u.a. Skarne)5. Hydrothermal: in Gängen, z.B. Erzgebirge, Harz, Schwarzwald, Iglesias (Sardinien),

Montroc (Frankreich); in Klüften, z.B. Schweizer Alpen, Polarural, Peru6. Metasomatisch

• Karbonatgebundene Zn-Pb Lagerstätten (stratiforme / schichtgebundene,Lagerstätten, z.B. Illinois-Kentucky-Flußspatprovinz, Penninen (England),Bleiberg (Österreich), Oberschlesien (Polen)

• Mantos - Horizontal /Vertikal geschichtete Silikat-Skarn-Sulfidkörper inKalksteinen (z.B. mexikanische Flußspat-Lagerstätten)

7. In Ergussgesteinen, z.B. vulkanische Trachyte, Provinz Roma (Italien)

• Stratiforme Fluoritanreicherungen in sedimentären Abfolgen (in Karbonatgesteinen; marinenSandsteinen, Evaporiten)

Oxide, Hydroxide


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Klasse 4: Oxide und Hydroxide

Oxide sind Verbindungen von Metallen mit Sauerstoff O2-; bei Hydroxiden: zusätzlich OH- -Gruppen in Struktur

Klassifikation der Oxide

• Metall : Sauerstoff = 2 : 1 (X2O-Typ)

Cuprit Cu2O

• Metall : Sauerstoff = 1 : 1 (XO-Typ)

Periklas MgOWüstit FeO

• Metall : Sauerstoff = 2 : 3 (X2O3 Typ oder XYO3 Typ)

Korund-Typ (→ siehe Einführung Min. Pet.!)Korund Al2O3Hämatit Fe2O3Ilmenit FeTiO3

Perowskit CaTiO3

• Metall : Sauerstoff = 3 : 4 (XY2O4 Typ)

Spinell-Typ (→ siehe Einführung Min. Pet.!)Aluminatspinelle (Spinell MgAl2O4, Hercynit FeAl2O4)Ferritspinelle (Magnetit Fe2+Fe2

3+O4)Chromitspinelle (Chromit FeCr2O4)Zn-, Mn-Spinelle etc.

• Metall : Sauerstoff = 1 : 2 (XO2 Typ)

SiO2 - Minerale (Quarz etc.) → SilikateTiO2 - Minerale (Rutil, Anatas, Brookit)Pyrolusit MnO2Kassiterit SnO2Uraninit UO2

Allgemeine Bedeutung der Oxide• Einige wirtschaftlich bedeutende Metalle werden ausschließlich aus oxidischen Erzen

gewonnen: Cr (aus Chromit), Fe (aus Hämatit und Magnetit), Ti (aus Ilmenit), Al (ausAl-Hydroxiden → Bauxit), Mn

• Oxide sind Hauptträger des Erdmagnetismus (Magnetik) der Gesteine, was wichtigzur Ermittlung von Polwanderungskurven (Paläogeographie) ist. "Sea-floor spreading"wurde mit der Entdeckung von "magnetic reversals" in der ozeanischen Kruste(Messung der Magnetisierung der Gesteine) schlüssig bewiesen.

• dominante Opak-Komponenten in Gesteinen (durchschnittlich 6.3 Vol.%)

Oxide, Hydroxide


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Allgemeine Eigenschaften

• Atombindungen (kovalent), hohe Gittersymmetrie, dichte Packungen• hohe Härte, chemische Resistenz, hohe Schmelzpunkte

Oxide, Hydroxide


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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis > 1

Cuprit (Rotkupfererz) Cu2O

Struktur:kubisch, ähnlich wie Diamant, O mit kubischer Kugelpackung, Cu[2]

Ausbildung:kubische Kristalle; derbe, dicht-körnigeAggregate, auch pulverige Massen

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: deutlich nach {111}• Härte: 3.5 - 4• Dichte: 6.1 g·cm-3

• Farbe: rot (bis braunrot) durchscheinend bis undurchsichtig• Glanz: Diamantglanz auf frischen Bruchflächen• Strich: braunrot

Vorkommen:Oxidationsprodukt von primären sulfidischen Cu-Erzen (erst bei hohenSauerstoffpartialdrucken stabil). Deshalb bildet sich Cuprit nur an die Erdoberfläche.

Cu2S + 2O2 + H2O ⇒ Cu2O + H2SO4

Häufig mit den Kupferkarbonaten Azurit und Malachit vorkommend.

Oxide, Hydroxide


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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 1

Periklas MgO

Struktur:kubisch, NaCl-Typ

Ausbildung:kubische flächenarme Kristalle; meist rundliche Körner

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: gut nach {100}• Härte: 6• Dichte: 3.7-3.9 g·cm-3

• Farbe: farblos bis grün• Glanz Glasglanz

Vorkommen:

in der Natur selten! Minerale der Kontakmetamorphose oder in stark SiO2- untersättigtenMagmatiten

Bedeutung:

Wichtiger Rohstoff der Feuerfestindustrie (Schmelzpunkt 2800 °C!); wird durch Brennen ausMagnesit gewonnen

MgCO3 ⇒ MgO + CO2

Wüstit FeO

Struktur:Kubisch, isotyp mit NaCl

Ausbildung:überwiegend Krusten und massige Aggregate in den Farben schwarz, braun und grau

Vorkommen:seltenes Mineral, fast nur synthetisch, z.B. in Schlacken. Wüstit ist eine derHauptkomponenten des unteren Erdmantels; an der Erdoberfläche bildet er sich vorwiegenddurch Verwitterung aus Magnetit.

Oxide, Hydroxide


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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 2/3

Korund Al2O3

Struktur:Trigonal, hexagonal dichteste Kugelpackung der Sauerstoffe, Al in oktaedrischerKoordination, Al[6], Schichtstruktur.

Ausbildung:prismatische Kristalle, tafelig, tonnenförmig, derb (Smirgel)

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: in 1 Richtung• Härte: 9! (Mohs Skala)• Dichte: 3.9-4.1 g·cm-3

• Farbe: farblos, weiß, rötlich, rot (Rubin! Cr), blau (Saphir! Fe, Ti)• Glanz starker Diamantglanz

Vorkommen:in SiO2-reichen Restschmelzen (Pegmatite), durch Kontakt- und Regionalmetamorphose sehrAl-reicher Edukte (z.B. Bauxite) auch künstliche Erzeugung (Verneuil-Verfahren)

Verwendung:Schleifmittelindustrie, Edelsteinindustrie (Rubin, Saphir)

Oxide, Hydroxide


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Hämatit (Eisenglanz) Fe2O3

Struktur:Trigonal, isotyp mit Korund, Schichtstruktur

Ausbildung:rhomboedrische bis tafelige Kristalle; blättrig, schuppig (→ Eisenglimmer); derb; nierig -traubig (→ Roter Glaskopf); erdig (→ Rötel). Martit ist ein Hämatit, der durch Oxidation vonMagnetit entsteht und nach diesem Pseudomorphosen bildet.

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: in 1 Richtung• Härte: 5.5-6.5• Dichte: 5.2 g·cm-3

• Farbe rötlichgrau bis eisenschwarz• Glanz: starker Metallglanz bei Kristallen• Strich: rot!

Vorkommen:häufig; aber sehr wichtig in sedimentären gebänderten Eisenerzen (BIF, Banded IronFormations)

Verwendung:wichtigstes Eisenerz!

Banded Iron Formations (siehe auch Wikipidia)Unter Bändererzen werden proterozoische Gesteine verstanden, die vor allem vor 2,5 - 1,8Milliarden Jahren entstanden sind. Allgemein gebräuchlich für gebänderteEisenerzformationen ist auch die englische Bezeichnung Banded Iron Formation - BIF.

Bändererze haben einen geschichteten Aufbau, wobei sich eisenhaltige Lagen mitHornsteinlagen (engl. chert, mikro- bis kryptokristalliner Quarz von <30µm Korngröße)abwechseln. Die in den eisenhaltigen Lagen hauptsächlich auftretende Minerale sind Magnetit(Fe3O4) und Hämatit (Fe2O3). Die einzelnen Lagen sind einige Millimeter bis einigeZentimeter dick.

Bändererze sind marine Sedimentgesteine, die zu einer Zeit entstanden sind, in der dieSauerstoff-Konzentration der Atmosphäre und der Meere äußerst gering war. Durch dieSauerstoffproduktion der zu dieser Zeit existierenden photosynthetisierenden Cyanobakterienwurde das im Meerwasser gelöste Eisen unmittelbar oxidiert und bildete die MineraleMagnetit und Hämatit. Diese schwer wasserlöslichen Minerale wurden dann sedimentiert. Eswird angenommen, dass die Aufnahme des Sauerstoffs durch das im Meerwasser gelösteEisen immer nur eine gewisse Zeit andauerte, nämlich so lange, bis das verfügbare Eisenaufgebraucht war. Dadurch soll eine für die Cyanobakterien schädliche

Oxide, Hydroxide


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Sauerstoffkonzentration entstanden sein, die zum Absterben der Algen führte. Nachfolgendkam es dann zur Sedimentation der Hornsteine. Diese sind anscheinend durch direktechemische Ausfällung und durch kieselsäurebildende Organismen gebildet worden. Derbeschriebene Prozess verlief zyklisch über einen Zeitraum von mehreren 100 Mio. Jahre, bisdie Oxidation des vorhandenen freien Eisens abgeschlossen war. Es wird angenommen, dassdas Eisen hauptsächlich vulkanischen Ursprungs war. Es wurde durch Exhalation an denMittelozeanischen Rücken und entlang von Tiefseegraben dem Meerwasser zugeführt. NebenBIF's mit eindeutigem genetischen Bezug zu vulkanischer Fe-Zufuhr (Algoma-Typ) gibt essolche für die dies nicht eindeutig belegt ist (Superior-Typ). Gegen die These, dass das Eisenaus der Verwitterung kontinentaler Gesteine stammt, spricht der geringe Gehalt anAluminium in den BIFs und die Tatsache, dass keine klastischen Sedimente, wie Toneauftreten. Die Bändererzformationen weisen Mächtigkeiten (Schichtdicken) von ca. 50 - 600m auf und sind damit die wirtschaftlich bedeutsamsten Eisenerzlagerstätten.

Dieses Bild zeigt einen etwa 8,5 Tonnen schweren und 2,1 Milliarden Jahre alten Block mit Bändereisenerzen.Der etwa zwei Meter hohe, drei Meter breite und einen Meter tiefe Gesteinsblock wurde in Nordamerikagefunden und gehört dem Staatlichen Museum für Mineralogie und Geologie Dresden.

Ilmenit FeTiO3

Struktur:Trigonal, Korundstruktur, die Metallplätze sind jedoch geordnet mit Feund Ti besetzt: abwechselnd eine Lage Fe-Atome, eine Lage Ti(dazwischen ein Lage Sauerstoffe).

Ausbildung:Kristalle sind selten, meist massige Aggregate oder fein verteilt imGestein.

Oxide, Hydroxide


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Eigenschaften:• Spaltbarkeit: keine• Härte: 5 - 6• Dichte: 4.72 g·cm-3

• Farbe schwarzgrau (neben Magnetit oft leicht violetter Stich)• Glanz: wenig deutlicher Metallglanz• Strich: schwarz mit leicht braunem Farbton

Vorkommen:Ilmenit bildet sich primär nur in magmatischen Gesteinen (nicht in der hydrothermalenPhase). Großere Lagerstätten sind mit Anorthositen und Gabbros verbunden. Konzentrationvon Ilmenit durch magmatische Segregation im spätmagmatischen Stadium.

Verwendung:wichtiges Ti-Mineral, wichtiges Nebenprodukt von Ilmenit ist Vanadium

Perowskit CaTiO3

Struktur:das theoretische Gitter ist kubisch und setzt sich aus großen Kationen (Ca2+) und mittelgroßenhochgeladenen Kationen (Ti4+) zusammen. Baustein ist ein Würfel: die Ecken sind mit Ti-Kationen besetzt. Im Zentrum des Würfels ein Ca-Kation. Die Kanten des Würfels sindjeweils genau in der Mitte mit je einem Sauerstoff besetzt. Jedes Ti-Kation ist oktaedrisch von6 Sauerstoffen umgeben.

Diese Struktur ist die dichteste Packung, die verschiedenartige Atome überhaupt einnehmenkönnen. Minerale mit "Perowskit-Struktur" sind daher bei hohen Drucken, unter Bedingungendes Erdmantels stabil. Wirtschaftlich keinerlei Bedeutung

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Spinell-Gruppe

Struktur:Isometrisch, kubisch dichteste Packung der Sauerstoffe mit oktaedrischen (1/2) undtetraedrischen (1/8) Lücken.

Gesamtanzahl an oktaedrischen und tetraedrsichen Lücken in einer kubisch dichtesten Packung

Chemismus:Allgemein X2+Y2

3+O4 X[4] = Fe2+, Mg, Zn, Mn2+ (A-Lücken)Y[6] = Fe3+, Al, Cr, Mn3+ (B-Lücken)

Oxide, Hydroxide


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Spinell-Nomenklatur und Mischkristallbildung

Oxide, Hydroxide


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Spinell MgAl2O4

Ausbildung:Oktaeder selten; auch Zwillinge; selten Dodekaeder

Eigenschaften:• Spaltbarkeit fehlt• Härte: 8• Dichte: 3.5-4.1 g·cm-3

• Farbe: abhängig vom Chemismus, weiß, rubinrot, blau, grün, braun bis schwarz;

• Glanz: nichtmetallischer, Glasglanz• Strich: weiß• nicht magnetisch

Vorkommen:Hoch-Temperaturmineral vor allem in metamorphen Gesteinen; in Seifenlagerstätten

Verwendung:Edelstein: Rubinspinell; synthetischer Spinell für Feuerfestindustrie

Hercynit FeAl2O4

Eigenschaften:• Siehe Spinell• Farbe: dunkelblau-grün, gelb, brown• Dichte 4.39 g·cm-3

Magnetit Fe3O4

Ausbildung:Kristalle meist Oktaeder; als Erz meist derb körnige Aggregate. Kristallform ist abhängig vonder Paragenese.

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Eigenschaften:• Spaltbarkeit: nicht markant• Härte: 6• Dichte: 5.2 g·cm-3

• Farbe: schwarz• Glanz: stumpfer Metallglanz• Strich: schwarz• stark ferromagnetisch!

Vorkommen:In vielen Gesteinen in geringen Mengen, stabil von magmatischen bis zu sedimentärenBedingungen. Die Kristallisation von Magnetit setzt eine Mindestkonzentration an Sauerstoffvoraus, da das Fe sonst nur in zweiwertiger Form vorliegt und vorwiegend in Silikateneingebaut wird. Fe-Lagerstätten: magmatisch (z.B. Kiruna, Schweden); sedimentär (undmetamorph) in Banded Iron Formations (z.B. Lake Superior Province; Hemersly Range, W-Australien).

Verwendung:wichtigstes Eisenerzmineral (~72 % Fe)

Entmischungen in Fe-Ti-O System

Ti kann meist nicht wirtschaftlich gewonnenwerden aus massigen Erzen (Hauptbestandteile:Titanomagnetit mit Ilmenit-Entmischungen, Fe-reicher Olivin, Apatit), da die Entmischungen oftsehr fein sind. Über 600 ˚C komplete MischungMagnetit-Ulvöspinell (Fe2TiO4) , <600˚CEntmischungen

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Verwachsungen in Fe-Ti-O System

Magnetit-Ilmenit-Verwachsungenkommen in die Natur unter allenVerwachsungen am häufigsten vor.

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Chromit (Chromeisenerz) FeCr2O4

Ausbildung:Kristalle (Oktaeder) selten (in Vergleich mit Magnetit); meist derb-körniges Erz

Eigenschaften:• Spaltbarkeit fehlt• Härte: 5.5• Dichte: 4.6 g·cm-3

• Farbe: schwarz bis braunschwarz• Glanz: fettiger bis halbmetallischer Glanz• Strich: immer dunkelbraun• nicht paramagnetisch (ganz schwach magnetisch)

Vorkommen:Fast immer an ultrabasische und basische magmatische Gesteine gebunden. Chrom ist einElement, das bei der magmatischen Differentiation in die Frühausscheidung geht (kein Einbauin Olivin und nur geringfügig in Pyroxen). Folglich bildet Cr meist eigene Minerale. InOphioliten: fast immer zusammen mit Olivin in massigen Erzkörper von unregelmäßigerForm (podiformer Chromit); eingesprenkelt in Silikaten entweder als Einzelkristalle oder inForm gerundeter Aggregate, auch in Schlierenform („Leopardenerz“).Lagerstätten: Stratiforme Cr-Lagerstätten in Layered Igneous Complexes (z.B. Bushveld,Südafrika; Great Dyke, Zimbabwe) und podiforme Chromitlagerstätten in Ophiolithen(Kempirsai, Kasachstan; winziges Vorkommen bei Kraubath). Es besteht ein Zusammenhangmit Platin-Mineralisationen: z.B. Bushveld Igneous Complex.

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Verwendung:einziges wichtiges Chrommineral (bis 58 % Cr); Verschiedene Anwendungen je nach Cr-Gehalt und Cr/Fe. Metallurgie: Stahlveredlung, Legierungen (Nichrome) galvanischeVerchromung (z.B. Autoteile); Feuerfestindustrie; Farbenindustrie (Fixierung; Farbpigmente).

Zn-, Mn-Spinelle

• Gahnit ZnAl2O4

• Franklinit (Zn,Mn,Fe)2+(Fe,Mn)23+O4

Entstehen bei der Metamorphose von Zn-Lagerstätten. Als Zn-Lieferant keine Bedeutung.


Rutil TiO2

Struktur:tetragonal, eigener Gittertyp: Ti[6]O2

[3], jedes TiO6-Oktaeder ist mit zwei weiteren, parallel zurkristallographischen c-Achse, verbunden; deformiertekettenartige Struktur.

Ausbildung:tetragonale Kristalle mit gedrungenem bis stengelig-nadeligem Habitus; Prismen (mit Längsstreifung) undDipyramiden; Zwillinge („Kniezwillinge“); auchkompakte Aggregate und Körner

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: vollkommen nach {110}• Bruch: muschelig, spröde• Härte: 6-6.5• Dichte: 4.2-4.3 g·cm-3

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• Farbe: dunkelrot, braun, gelb,selten schwarz, durchscheinend• Glanz: Diamantglanz, hohe Lichtbrechung• Strich: gelblich bis bräunlich

Vorkommen:Pegmatite; hydrothermal in Quarzgängen und alpinen Klüften; akzessorisch in Magmatiten,Metamorphiten und als Schweremineral in Sedimenten

Verwendung:neben Ilmenit wichtiges Ti-Erzmineral für die Ti-Gewinnung; Farbe (Titanweiß), Ti-Stähle;Synthesen für Schmuckindustrie

Andere TiO2- Modifikationen

Anatas und Brookit sind zwei weitere, seltenere Polymorphe von TiO2 mit etwas andererStruktur (Tieftemperatur-Modifikationen)

Kassiterit (Zinnstein) SnO2

Struktur:tetragonal, isotyp mit Rutil

Ausbildung:tetragonale Kristalle mit gedrungenem bis stengeligem bis körnigem Habitus; meistKombinationen von Prismen und Dipyramiden; Zwillinge („sog. Visiergraupen“); auchnadelig (Nadelzinn) oder glaskopfartig-nierig (Holzzinn)

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: undeutlich• Bruch: muschelig, spröde• Härte: 6-7• Dichte: 6.8-7.1 g·cm-3

• Farbe: gelbbraun, schwarzbraun durchscheinend;• Glanz: Fettglanz auf Bruchflächen• Strich: gelb bis farblos

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Vorkommen:Kassiterit ist in der Regel eine Hochtemperatur-Bildung und meist an granitische Lagerstättengebunden. Magmatisch kann Sn in den Kuppeln von Granitplutonen angereichert sein(zusammen mit Topas, meist feldspatfrei, quarzreich → "Greisen". Greisen sind durch SiO2-reiche und wasserreiche überkritische Lösungen stark veränderte Granite, die nebenWolframit und Scheelit auch Kassiterit führen. In der hochtemperierten hydrothermalen PhaseBildung von Gängen, mit Li-Glimmern, FeWO4, MoS2 in Quarz). Sekundär in Seifen.Wichtige Vorkommen: sächsisch-böhmischen Erzgebirge; Cornwall (Süd-England); Jünnan-Provinz (Südchina); Bolivien, Malaysien

Schematisches Blockbild durch den Erzdistriktin Südwest-England. Mit zunehmenderEntfernung vom Granitkontakt bilden sichniedriger temperierte Erzparagenesen aus. Sn-Disseminationen im Dachbereich des Granitesund in Gängen direkt am Granit-Kontakt. Pfeilzeigt abnehmende Temperatur an.

Bedeutung und Verwendung:• einziges wichtiges Sn-Erzmineral für die Sn-Gewinnung!• Weißblech• Legierungen (Sn mit Cu ->Bronze, Sn mit Pb -> Lötzinn); Zinngegenstände• Lagermetall• Keramik

Pyrolusit MnO2

Struktur:tetragonal, isotyp mit Rutil

Ausbildung:strahlige Aggregate; poröse, körnig-erdige Massen; Dendriten (astartige- bis moosförmigeGebilde auf Schichtflächen); krustenartige Überzüge; als Psilomelan: traubig-nierige,gelartige Abscheidungen; als Wad in erdigen Massen; meist mit anderen Mn-Oxidenvermengt -> sog. Braunstein

Eigenschaften:• Spaltbarkeit: an Kristallen deutlich• Bruch: muschelig, spröde• Härte: nicht bestimmbar; 1-6• Dichte: schwankend• Farbe: dunkelgrau, opak;

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• Glanz: Metallglanz• Strich: schwarz

Vorkommen:• sedimentär: bildet sich in küstennahem Flachmeer, bis zu 4.5 m mächtige Lagen

(Nicopol, Ukraine). Primäre Quelle des Mn sind vermutlich Mn-haltige präkambrischeGesteinsserien in der Umgebung. Transport des Mn durch Verwitterungslösungen.

• vulkano-sedimentär (z.B. Ural)Bedeutung und Verwendung:

• wichtigstes Mn-Erzmineral!• Stahlveredlung (Spielgeleisen, Ferromangan);• Entschwefelung im Eisenhüttenprozess;• Legierungsmetall;• chemische und Elektroindustrie (Trockenelemente);• Entfärben von Glas

Uraninit (Uranpecherz, Pechblende) UO2

auch Einbau von Th (bis 15 %), das Th-reiche Äquivalent heißt Thorianit (ThO2)

Struktur:Isometrisch, isotyp mit Fluorit; Gitter durch Radioaktivität oft zerstört → Metamiktisierung

Ausbildung:Kristalle selten; meist derb, ofttraubig-nierige Aggregate

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Eigenschaften:• Spaltbarkeit: deutlich• Bruch: muschelig, spröde• Härte: 5-6• Dichte: 9-10.5 g·cm-3

• Farbe: schwarz• Glanz: halbmetallischer bis pechartiger Glanz• Strich: braunschwarz

Besonderheiten:stark radioaktiv! U-Pb Zerfallsreihen: U238, U235 und Th232 zerfallen zu Pb206, Pb207, Pb208 →Anwendung für Altersdatierung

Vorkommen:primär an SiO2-reiche magmatische Gesteine (Granite, Pegmatite) gebundene Lagerstätten.Granite enthalten normalerweise etwa 3 ppm U. Anreicherung in der pegmatitisch-pneumatolytischen Phase (zusammen mit Nb-Ta, TiO2 und SnO2); sedimentär (z.B. inSeifenlagerstätten, mit Gold in fossilen Seifen im Witwatersrand, Südafrika); auch ausPhosphoriten als Spurenelement; oxidiert leicht und wandelt sich gerne um in buntesekundäre U-Minerale

Bedeutung und Verwendung:wichtigstes U-Erzmineral! Kernenergiegewinnung; Gewinnung von Radium (z.B. fürMedizin).

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Hydroxide

Brucit Mg(OH)2

Struktur:hexagonal, OH-Mg-OH Schichten mit Ionenbindung innerhalb der Schicht undWasserstoffbrückenbindungen zwischen den Schichten; Mg2+ in [6]–Koordination; allePositionen sind besetzt → trioktaedrische Besetzung! Fe2+ und Mn2+ können eingebautwerden

Ausbildung und Eigenschaften:

blättrige Kristalle, bzw. blättrig-schiefrige Aggregate; nichtelastisch; Spaltbarkeit nach {0001} vollkommen!; H = 2.5;D = 2.4 g·cm-3; weiß grau, durchsichtig

Vorkommen:mit Mg-reichen Gesteinen mit Dolomit, Serpentin, Magnesit, Chromit; entsteht durchUmwandlung von Mg-Silikaten wie Olivin und Serpentin

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Al-Hydroxide

• Gibbsit Al(OH)3• Diaspor α-AlO(OH)• Böhmit γ-AlO(OH)

Das Gemenge dieser Minerale wird als "Bauxit" bezeichnet! Bauxit ist also ein Gestein undkein Mineral!

Allgemeine Eigenschaften der Al-Hydroxide:Pisolithe (konzentrisch aufgebaute kugelförmige Aggregate) oder feinkörnig; Bestimmungvon Eigenschaften an einzelnen Kristallen nicht möglich

Vorkommen:Bauxite sind typische Verwitterungsprodukte von Al-reichen Gesteinen (Silkatbauxit,Karstbauxit)

Bedeutung und Verwendung:Wichtigster Al-Rohstoff zur Al-Gewinnung! auch zur Herstellung von synthetischem Korund(Schleifmittel), Feuerfestindustrie (Ziegel)

Gibbsit

Struktur:monoklin, Grundstruktur ist gleich wie bei Brucit. OH-Al-OH Schichten mit Ionenbindunginnerhalb der Schicht und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Schichten; Al3+ in[6]–Koordination; nur 2/3 der Positionen sind besetzt → dioktaedrische Besetzung!

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Vergleich mit Brucit:

Diaspor

Struktur:orthorhombisch, hexagonal dichteste Kugelpackung der O und OH (ABABAB...Stapelung)mit Al in oktaedrischer [6]–Koordination

Böhmit

Struktur:orthorhombisch, Schichtstruktur mit verzerrt oktaedrischer Koordination von Al;Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Schichten

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Goethit (Nadeleisenerz) α-FeO(OH)

Struktur:orthorhombisch, isotyp mit Diaspor, wechselnder Gehalt an H2O

AusbildungKristalle selten, prismatischer Habitus mit Längsstreifung; kugelig-strahlige Aggregate (z.T.als brauner Glaskopf); derbe, dichte, poröse, pulverige Aggregate

Goethit von Fe-Erzlagerstätte Negaunee, Michigan (USA)

Eigenschaften• Spaltbarkeit: vollkommen nach {010}• Bruch: muschelig• Härte: 5 - 5.5• Dichte: 4.5 g·cm-3 im Mittel• Farbe: schwarzbraun bis hellgelb;• Glanz: halbmetallisch, matt, erdig opak; Metallglanz• Strich: braun, gelblich

Ähnliche Minerale

• Lepidokrokit (Rubinglimmer) γ-FeO(OH); eine weitere Modifikation, oft gemeinsammit Goethit vorkommend und makroskopisch meist nicht unterscheidbar; eher tafeligeKristalle; isotyp mit Böhmit

• Limonit FeO(OH)·nH2O ist eine Bezeichnung für natürlich vorkommende Fe-Hydroxide unbestimmter Identität

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Vorkommen von Fe-Hydroxiden

• Typisches Vewitterungsprodukt von Fe-Mineralen (z.B. Eiserner Hut, Laterite,Böden)

• Rückstand bei Verwitterung von Kalken (Bohnerz)• Ausfällung von Wässern in Mooren (Raseneisenerz)

• wichtig in marin sedimentären Fe-Lagerstätten (Eisenoolithe, Minette-Erze)

Bedeutung und Verwendung:Historisch wichtige Fe-Erzminerale (Brauneisenerz) für die Fe-Gewinnung

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