Inhalt
Glitzernde Kostbarkeiten : Mineralchemie
Ein Mineral besteht aus chemischen Elementen. Sie bilden den Grundbaustein des Kristallgitters, die Elementarzelle. In dieser Elementarzelle sind die einzelnen Elemente in einem ganz genau definierten Verhältnis vertreten. Dieses Verhältnis gilt natürlich auch für das gesamte Mineral und wird durch eine einfache chemische Mineralformel ausgedrückt. Im Idealfall stehen die chemischen Elemente in einem ganzzahligen Verhältnis.
Die Minerale werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert (Klassifikation nach H. STRUNZ)
| I | Elemente |
| II | Sulfide |
| III | Halogenide |
| IV | Oxide und Hydroxide |
| V | Karbonate |
| VI | Sulfate, (Chromate, Molybdate, Wolframate) |
| VII | Phosphate, Arsenate, Vanadate |
| VIII | Silikate |
| IX | organische Minerale |
Minerale können Wasser enthalten. Konstitutionswasser ist eine (OH)-Gruppe, die erst beim Erhitzen auf einige 100°C entweicht. Kristallwasser ist als H2O-Moleküle an ganz bestimmte Gitterplätze gebunden. Es wird beim Erhitzen leicht abgegeben, wobei das Kristallgitter zusammenbricht. Zeolithwasser befindet sich in Hohlräumen im Kristallgitter ohne eine fixen Platz.
Lesen von chemischen Formeln
Auch wenn Mineralformeln auf den ersten Blick verwirrend aussehen, so verraten sie dennoch viel über den Aufbau des Minerals. z.B. Co3[AsO4]2·8H2O (Erythrin = Kobaltblüte) ist eine Arsenat, wobei 1 Arsen-Atom mit 4 Sauerstoff-Atomen einen Tetraeder [AsO4] bildet. Zwei dieser Tetraeder sind durch 3 Cobalt-Atome verbunden: Co3[AsO4]2. Dazu kommen noch 8 Wassermoleküle als Kristallwasser.
- Flüssigkeits-Einschluss in einem Quarz-Kristall aus der Frutz-Schlucht bei Rankweil
Verunreinigungen
Idealformeln haben eine Nachteil: Sie sind in der Natur nur selten verwirklicht. Sehr oft sind Minerale durch fremde Elemente verunreinigt. Manchmal sind es gerade diese Verunreinigungen, die die Minerale interessant machen. So enthält Bleiglanz gewisser Lagerstätten (z.B. im Grazer Bergland) einen gewissen Anteil Silber, sodass er in früheren Jahrhunderten als Silbererz abgebaut wurde. Zinkblende ist fast immer mit Cadmium und Germanium verunreinigt. In Bleiberg (Kärnten) waren diese Verunreinigungen zwar willkommenes Nebenprodukt der Zinkgewinnung, sorgten aber für eine zusätzliche Umweltbelastung. In anderen Fällen haben die Verunreinigungen zwar keine wirtschaftliche Bedeutung, verleihen dem Stein aber seine Farbe. Smaragd wird erst durch verschwindend kleine Anteile an Chrom grün!
- Flüssigkeits-Einschluss in einem Quarz-Kristall aus der Frutz-Schlucht bei Rankweil
Flüssigkeits- und andere Einschlüsse dokumentieren die Entstehung eines Kristalls. Am Heiz-Kühl-Tisch werden die Einschlüsse aufgeheizt oder gekühlt. Bei Temperaturerhöhung bilden sich Gasblasen und eingeschlossene Salzkristalle gehen in Lösung. Bei Abkühlung verschwinden die Gasblasen wieder. Aus den Temperaturen, bei denen diese Phasenübergänge ablaufen, kann auf die Bildungsbedingungen des Kristalls geschlossen werden.
In den Quarz-Kristallen Vorarlbergs sind Flüssigkeits-Einschlüsse die Regel. Hier wurden Bildungstemperaturen von etwa 200°C ermittelt. Die alpinen Bergkristalle aus Graubünden oder den Tauern sind bei weitaus höheren Temperaturen gewachsen.