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Mineralogie

Mineralogie
Es hat zwar den Anschein, aber sowohl die feste Erde, wie auch der lockere Boden unter unseren Füssen sind keine homogenen Massen. Die Äußerste Schicht des Erdballs besteht aus uneinheitlichen, sehr verschiedenen inhomogenen oder heterogenen Bausteinen, die alle als „Gesteine“ bezeichnet werden. Bei näherer Betrachtung stellt man fest, dass sie eine Anhäufung von Mineralien sind. Minerale sind also Grundbestandteile der Gesteine.

Ein Gestein ist im Allgemeinen ein durch Naturvorgänge gebildetes Gemenge aus mehreren Mineralarten, ein stofflich zwar nicht homogener, geologisch aber selbständiger Teil der festen Erdrinde. Es gibt zwar auch einige chemische homogene Gesteine, z.B. besteht Marmor nur aus einer Mineralart, aus dem Kalkspat-Kristall, die dann aber physikalisch inhomogen sind.

Minerale sind natürlich entstanden, chemisch und physikalisch homogene Körper, die eine definierte chemische Zusammensetzung besitzen. Durch zufällige Einschlüsse oder Beimengungen ist die Zusammensetzung und Eigenschaft eines Minerals überall gleich, egal wo sie vorkommen. Jedes Mineral hat eine typische und gesetzmäßige Form sowie ganz bestimmte Eigenschaften.

Die meisten Minerale sind durch scharfe Kanten und Ecken, sowie durch ebene Flächen begrenzt. (siehe Kristallformen) Man bezeichnet sie auch als Kristalle. Ihre Äußere regelmäßige Gestalt hängt eng mit dem inneren Bau der Feinstruktur, der Kristalle zusammen. Ein Kristall ist also ein stofflich homogener Körper, in dem die kleinsten Bausteine, die Atome, gesetzmäßig angeordnet sind. Auch die unregelmäßigen Bruchstücke eines solchen Kristalls bleiben in diesem Sinne kristallin. Zwar mag die regelmäßige äußere Form nicht erkennbar sein, aber die Abstandsverhältnisse und die geregelte Anordnung der einzelnen kleinen Bausteine der Kristalle bleiben erhalten.  Die Kristallformen (oder die Kristallsysteme) von Kristallen hängt von der Anordnung ihrer kleinsten Bausteine (Ionen, Atome oder/und Moleküle) ab. Diese Grundeinheiten (sog. "Elementarzellen") sind gesetzmäßig geometrisch angeordnet, sie bauen Raumgitter oder Kristallgitter auf. Diese werden in verschiedenen Gittertypen eingeteilt.

Die Kristallformen sind abhängig von solchen Kristallgittern. Der Kristall (als Raumkörper betrachtet) ist von Kanten, Ecken und verschiedenen Formen begrenzt, die in ihrer Symmetrie den inneren Gittertypen gleichen. Für jede kristallisierte Mineralart sind die Winkel, unter denen sich die einzelnen Kristallflächen schneiden, ausschlaggebend für die Einordnung in ein Kristallsystem. Die Größe dieser Winkel (sog. "Flächenwinkel") ist bei allen Kristallen derselben Mineralart gleich.

Hier sehen sie, wie die Elementarzelle des Kochsalzes aufgebaut ist. Die einfach positiv geladenen Natriumionen (rot) gehen mit dem einfach negativ geladenen Chlorid Ionen eine Ionenbindung ein. Durch ihre Ladungen bauen sich die Ionen in ein Kristallsystem ein. An der Form, die hier als Quader angedeutet ist, erkennt man schon das Kristallsystem des Kristalls. Solche Elementarzellen können natürlich viel komplexer aussehen.

Manche Minerale haben allerdings keinen gesetzmäßigen, geometrischen Fein- Bau. Die Anordnung und Abstandsverhältnisse der einzelnen Atome sind nicht klar und ihre äußere Form nicht gradflächig. Meist sind sie nierenförmig oder kugelig. Solche Minerale nennt man „amorph“. Fast alle amorphen Minerale sind instabil mit der Tendenz, über kurz oder lang in einen kristallinen Zustand überzugehen.
(Bild Bernstein mit Einschlüssen)                         (Bild Opal)
Weiter finden wir auch so genannte kryptokristalline Minerale, die äußerlich den amorphen ähneln, in ihrem inneren Fein-Bau aber kristallin sind. Hierzu zählt beispielsweise der Chalzedon. Das einzige flüssige Mineral ist gediegenes Quecksilber, alle anderen bestehen lediglich in festen Aggregatzustand.
Zwar treten die meisten Minerale in Kristallform auf, aber lange nicht alle von ihnen bilden Kristalle. Solche Minerale, die ein industriell wertvolles Element enthalten und als Rohstoffe zur Gewinnung dieses Elementes dienen, bezeichnet man als Erze.

(Bild: Gold-Nugget)                              ( Bild: Kupfer Nugget)

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