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mineralien

Die Erde besteht aus Gesteinen. Gesteine sind Ansammlungen von Mineralien. Mineralien sind also die Grundbausteine der Erde. Derzeit sind über 4.000 verschiedene Mineralien bekannt und jedes Jahr werden Dutzende neuer Mineralien entdeckt. Wir verwenden täglich Dinge aus Gesteinen und Mineralien. Ohne sie gäbe es keine Autos, Züge oder Flugzeuge. Sie könnten Ihre Zähne nicht putzen oder Ihre Kleidung nicht waschen. Uhren, Armbanduhren und Schmuck, Blechdosen und Aluminiumfolie sind alles Mineralien. Lesen Sie also weiter, um mehr über die Mineralien zu erfahren!

Lernziele

• Was ist ein Mineral?
• Unterschied zwischen Mineral und Gestein.
• Physikalische Eigenschaften von Mineralien.
• Arten von Mineralien.
• Fakten zum Mineral.

Was ist ein Mineral?

Mineralien sind feste Substanzen, die in der Natur vorkommen. Sie können aus einem einzelnen Element (wie Gold oder Kupfer) oder aus einer Kombination von Elementen bestehen. Die Erde besteht aus Tausenden verschiedener Mineralien.

Um als „Mineral“ eingestuft zu werden, muss eine Substanz fünf Anforderungen erfüllen:

1. Es sollte natürlich vorkommen. Das bedeutet, dass es in der Natur von selbst entsteht, ohne menschliches Zutun. Stahl ist beispielsweise kein Mineral, sondern eine von Menschen hergestellte Legierung.
2. Es sollte anorganisch sein. Das bedeutet, dass die Substanz nicht von einem Organismus hergestellt wird. Holz und Perlen werden beispielsweise von Organismen hergestellt und sind daher keine Mineralien.
3. Bei Standardtemperatur und -druck sollte es fest und nicht flüssig oder gasförmig sein.
4. Es sollte eine bestimmte chemische Zusammensetzung haben. Das bedeutet, dass jedes Mineral, das wir sehen, dieselbe chemische Zusammensetzung hat, die durch eine chemische Formel ausgedrückt werden kann. Beispielsweise hat das Mineral Halit, das beim Abbau auch als Steinsalz bekannt ist, die chemische Zusammensetzung von Natriumchlorid. Es besteht aus Natrium- und Chloratomen.
5. Es sollte eine charakteristische Kristallstruktur oder eine geordnete innere Struktur aufweisen. Dies bedeutet, dass die Atome in einem Mineral in einem systematischen und sich wiederholenden Muster angeordnet sind. Beispielsweise besteht das Mineral Halit aus einem gleichen Verhältnis von Natrium- und Chloratomen, die in einem kubischen Muster angeordnet sind.

Halit-Mineralkristalle

Wir können also sagen, dass ein Mineral ein natürlich vorkommender anorganischer Feststoff mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung und einer geordneten Atomanordnung ist.

Die Erforschung von Mineralien wird als Mineralogie bezeichnet. Der Wissenschaftler, der Mineralien, ihre Zusammensetzung, Verwendung und Eigenschaften untersucht, wird als Mineraloge bezeichnet.

Was ist der Unterschied zwischen einem Mineral und einem Gestein?

• Mineralien haben eine spezifische chemische Struktur, die im gesamten Mineral gleich ist. Ihre innere Struktur und chemische Zusammensetzung verleihen Mineralien charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften, die Hinweise auf die Identität der Mineralien geben.
• Andererseits bestehen Gesteine aus einer Vielzahl unterschiedlicher Mineralien und weisen keine durchgängig einheitliche Struktur auf.

Physikalische Eigenschaften von Mineralien

Farbe, Glanz, Strichstärke, Härte, Spaltbarkeit, Bruchfestigkeit, spezifisches Gewicht und Kristallform sind die nützlichsten physikalischen Eigenschaften zur Identifizierung der meisten Mineralien.

Lüster

Glanz beschreibt das Aussehen eines Minerals, wenn Licht von seiner Oberfläche reflektiert wird.

• Mineralien mit metallischem Glanz sehen aus wie Metall, beispielsweise Stahl oder Kupfer. Sie sind sowohl glänzend als auch undurchsichtig.
• Mineralien mit erdigem Glanz sehen aus wie Erde oder Schmutz. Wie metallische Mineralien sind sie völlig undurchsichtig, aber matt.
• Der Glasglanz ist wie der von Glas, glänzend und durchscheinend bis durchsichtig.
• Mineralien mit wachsartigem Glanz sehen aus wie Paraffin, normalerweise durchscheinend, aber matt.
• Mineralien mit Perlglanz sehen dagegen ähnlich aus wie Perlen oder das Innere einer Abalone-Muschel – sie sind durchscheinend und glänzend, brechen das Licht jedoch ein wenig, sodass auf der Oberfläche ein Regenbogeneffekt entsteht.

Farbe

Die Farbe ist eine der auffälligsten Eigenschaften eines Minerals, hat aber oft nur einen begrenzten diagnostischen Wert, insbesondere bei Mineralien, die nicht undurchsichtig sind. Während viele metallische und erdige Mineralien charakteristische Farben haben, können durchscheinende oder transparente Mineralien in der Farbe stark variieren. Quarz beispielsweise kann von farblos über weiß und gelb bis hin zu grau, rosa, violett und schwarz variieren. Andererseits können die Farben einiger Mineralien wie Biotit (schwarz) und Olivin (olivgrün) charakteristisch sein.

Strähne

Der Strich ist die Farbe des Minerals in Pulverform. Der Strich zeigt die wahre Farbe des Minerals. In großen Feststoffen können Spurenmineralien ihre Farberscheinung ändern, indem sie das Licht auf eine bestimmte Weise reflektieren. Spurenmineralien haben wenig Einfluss auf die Reflexion der kleinen pulverförmigen Partikel des Strichs. Der Strich metallischer Mineralien erscheint tendenziell dunkel, da die kleinen Partikel des Strichs das auf sie treffende Licht absorbieren. Nichtmetallische Partikel reflektieren tendenziell den größten Teil des Lichts, sodass sie heller oder fast weiß erscheinen. Da ein Strich die Farbe des Minerals genauer darstellt, ist der Strich eine zuverlässigere Eigenschaft von Mineralien zur Identifizierung als die Farbe.

Härte

Härte ist die Widerstandsfähigkeit eines Minerals gegen Kratzer oder Abrieb durch andere Materialien. Die Härte wird bestimmt, indem die Oberfläche der Probe mit einem anderen Mineral oder Material bekannter Härte gekratzt wird. Die Standardhärteskala, Mohs-Härteskala genannt, besteht aus zehn Mineralien, die in aufsteigender Reihenfolge ihrer Härte geordnet sind, wobei Diamant, die härteste bekannte Substanz, die Nummer 10 erhält.

Mohs-Härteskala

1. Talk

2. Gips

3. Kalzit

4. Fluorit

5. Apatit

6. Feldspat

7. Quarz

8. Topas

9. Korund

10. Diamant

Spaltung und Bruch

Spaltbarkeit und Bruch – Die Art und Weise, wie ein Mineral bricht, wird durch die Anordnung seiner Atome und die Stärke der chemischen Bindungen bestimmt, die sie zusammenhalten. Da diese Eigenschaften einzigartig für das Mineral sind, kann eine sorgfältige Beobachtung gebrochener Oberflächen bei der Mineralidentifizierung hilfreich sein. Ein Mineral, das Spaltbarkeit aufweist, bricht oder spaltet sich durchgängig entlang paralleler, flacher Oberflächen, sogenannter Spaltflächen. Ein Mineral bricht, wenn es entlang zufälliger, unregelmäßiger Oberflächen bricht. Einige Mineralien brechen nur durch Bruchbildung, während andere sowohl spalten als auch brechen.

Kristallform

Ein Kristall ist eine feste, homogene, geordnete Anordnung von Atomen und kann nahezu jede Größe haben.

Spezifisches Gewicht

Das spezifische Gewicht misst die Dichte des Minerals. Es wird im Vergleich zu Wasser gemessen, wobei Wasser ein spezifisches Gewicht von 1 hat. Pyrit hat beispielsweise ein spezifisches Gewicht von 5 und Quarz hat ein spezifisches Gewicht von 2,7. Das spezifische Gewicht einer Substanz vergleicht ihre Dichte mit der von Wasser. Substanzen mit höherer Dichte haben ein höheres spezifisches Gewicht.

Einige Mineralien haben ungewöhnliche Eigenschaften, die zur Identifizierung verwendet werden können. Schauen wir uns einige Beispiele an.

Fluoreszenz – Mineralien leuchten unter ultraviolettem Licht. Beispielsweise Fluorit.

Magnetismus – Mineralien werden von einem Magneten angezogen. Beispielsweise Magnetit.

Aufschäumen: Wenn ein Mineral einer schwachen Säure ausgesetzt wird, bilden sich Blasen. Beispielsweise Kalzit.

Arten von Mineralien

Es gibt viele verschiedene Arten von Mineralien, sie werden jedoch häufig in zwei Gruppen unterteilt: Silikate und Nicht-Silikate.

• Silikate sind Mineralien, die Silizium und Sauerstoff enthalten. Über 90 % der Erdkruste besteht aus Silikaten.
• Die restlichen Mineralien werden in einer Gruppe namens Nichtsilikate zusammengefasst.

Zu den wichtigen Nichtsilikatenmineralien gehören:

• Karbonate – Karbonate enthalten Karbonat (CO3) in Verbindung mit anderen Elementen. Kalzit ist ein Mineral aus Karbonat und Kalzium.
• Halogenide – Halogenide enthalten als Hauptelement ein Halogenelement. Speisesalz (NaCl) ist ein Halogenidmineral, das aus den Halogenen Chlor (Cl) und Natrium (Na).
• Oxide – Oxide sind Mineralien und ihr Hauptelement ist Sauerstoff. Chromit ist ein Oxidmineral aus Eisen, Chrom und Sauerstoff.
• Sulfide – Sulfide enthalten Schwefel und ein oder mehrere Metalle oder Halbmetalle. Pyrit ist ein Sulfid aus Eisen und Schwefel.

Native Elemente wie Kupfer, Gold, Diamant, Graphit und Schwefel können als dritte Gruppe von Mineralien betrachtet werden.

Fakten über Mineral

• Wissenschaftler, die Mineralien erforschen, werden Mineralogen genannt.
• Etwa 99 % der Mineralien in der Erdkruste bestehen aus acht Elementen, darunter Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium.
• Zu den häufigsten Mineralien gehören Quarz, Feldspat, Bauxit, Kobalt, Talk und Pyrit.

• Bei manchen Mineralien ist die Farbe der Striche anders als die Farbe ihres Körpers.
• Ein Edelstein ist ein Stück seltenes Mineral wie Diamant, Smaragd oder Saphir, das geschliffen und poliert wurde, um zu glänzen.

• Unser Körper benötigt bestimmte Mineralien, damit wir gesund und stark werden.