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FARBE

STRUKTUR

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Industrial DesignHochschule Osnabrück

Winter Semester 2013/14

Vorgelegt vonKim Erik Danielsen

Betreuer:Prof. Marian Dziubiel, Hochschule Osnabrück

FARBEUNDSTRUKTUR

MINERALIEN @FARBE&STRUKTUR

HAUSARBEIT

THEMA

Würfelförmige, ineinander verwachsene Pyritkristalle aus Navajún,La Rioja, Spanien 01)02)

01) Deckblatt „Mine fon Naica“http://ouramazingearth.com/naica-mine-the-cave-of-crystals/02) „Pyritkristalle“http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/960997

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INHALT

VorwortMineralienStrukturFarbeOpalFeldspatGlanzQuarzKristallschädelDiamantFormanordnungKunstSynthetische HerstellungBeryllHämatitMagnetitWachstum & GeschwisterKaolinitCalcitPseudomorphosen

456101213141617192021222324252829 30

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VORWORT

Ineinander verwachsende Achate

Nach anfänglicher Recherche ist mir aufgefallen, dass Mineralien im Gegensatz zu ande-ren Materialien insbesondere zur Thematik der Struktur und Farbe eine ganz besondere und spezifische Beziehung haben.

Die physikalischen und chemischen Umstände, die die innere und äußere Struktur eines Minerals bestimmen sind klar definiert und weisen eine höchst interessante Systematik auf.Ebenso verhält es sich mit der Farbe und Mineralien. Es gibt keine bloßen, einfachen Rückschlüsse auf das Licht-Farbspektrum; Es gibt unterschiedliche Prozesse und Metho-den um die Farbe eines Minerals zu analysieren.

Aufgrund dieser Besonderheiten habe ich mich entschlossen die Mineralien weiterge-hend zu untersuchen.

Die Mineralien die ich hier vorstelle bilden nur eine kleine Auswahl der weltweit aner-kannten Mineralien ab. Grund der Wahl waren entweder die wichtige Bedeutung des Minerals in seiner Verwendung oder Besonderheiten in Bezug zu Struktur oder Farbe.

Abschließend habe ich noch wissenschaftliche Exurse und Diskussionen zu meiner Mei-nung nach wichtigen Themen rund um Mineralien, Form und Struktur geführt oder erörtert und zwischendurch in diese Arbeit platziert.

03)

03) http://www.flickr.com/photos/tshearer/

5

Ein Mineral (aus mittellat. aes minerale für Grubenerz)ist ein Element oder eine chemische Verbindung, die im Allgemeinen kristallin und durch geologische Prozesse gebildet worden ist.04)

Die Lehre von den Mineralen ist die Mineralogie, die von ihrer Verwendung und Bearbei-tung die Lithurgik.

Mineralien sind Festkörper, deren chemische Bestandteile in bestimmten Strukturen ange-ordnet sind. Sie haben meist einen exakten Schmelzpunkt, eine bestimmte Dichte und eine bestimmte geometrische Kristallform.05)

Wie bilden sich Mineralien? Zunächst lagern sich mehrere Atome oder Ionen zusammen und bilden einen homogenen Kristallisationskeim (Keimbildung). Wenn dieser einen kri-tischen Keimradius überschreitet, wächst er weiter und es entsteht ein Mineral (Kristallisa-tion & Kristallwachstum).06)

Das chemische Ausgangselement bestimmt dabei das enstehende Mineral.

Die Homogenität der chemischen Struktur sind Kerneigenschaften eines Minerals. Stoff-gemische und andere Verbindungen werden nicht als Minerale klassifiziert. Mineralien können jedoch eine gewisse Variation aufweisen - sogenannte Mischkristalle - solange sie strukturell homogen aufgebaut sind.

Minerale werden in Klassen eingestuft:Unter dieser Systematik der Minerale versteht man eine nach Kristallstruktur und chemi-scher Zusammensetzung sortierte Liste der Minerale.Die im deutschen Sprachraum vorherrschende Systematik der Minerale nach Hugo Strunz orientiert sich an der chemischen Zusammensetzung, während die Systematik der Minerale nach Dana im englischen Sprachraum die Kristallstruktur als Unterscheidungs-merkmal vorzieht.07)

04) Die Definiton eines Minerals, Nickel 199505) http://www.edelsteine-mineralien-gemotion.at/mineralien/06) http://de.wikipedia.org/wiki/Mineral#Mineralbildung07) http://de.wikipedia.org/wiki/Systematik_der_Minerale

MINERALIEN

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STRUKTURGrundsätzlich ist unter einer Struktur der Aufbau eines Gefüges (seine innere Gliederung) zu verstehen. Dabei kann der innere Aufbau einer Form und ebenso das Gerüst einer Bild-komposition gemeint sein. Man unterscheidet zwischen Flächenstrukturen, die optisch zu erfassen sind und den greifbaren Strukturen, die durch Material zustande kommen.08)

Die optischen Strukturen entstehen aufgrund einer Vielzahl an Faktoren, u.A. durch Ver-witterung, Behandlung etc. Vor allem aber durch die speziellen optischen Eigenschaften der Mineralien, dazu mehr im nächsten Kapitel „Farbe“.

Die greifbaren Strukturen bei Mineralien sind auf Ihr Kristall-System und den Habitus zurückzuführen:

Frei kristallisierte Minerale zeigen äußerlich eine geometrische Form mit definierten natürlichen Flächen, die in feststehenden Winkelverhältnissen zueinander stehen, je nach dem spezifischen Kristallsystem, dem das Mineral zugeordnet ist.Dies wird auch als Gesetz der Winkelkonstanz (Nicolaus Steno, 1638–1686) bezeichnet.

Die symmetrische Anordnung der Flächen ist Ausdruck der inneren Struktur eines kristalli-nen Minerals: Es zeigt eine wohlgeordnete Atomstruktur, die durch vielfach wiederholte Aneinanderreihung so genannter Elementarzellen entsteht, die die kleinste Struktureinheit des Minerals ausmachen.Man unterscheidet aufgrund der inneren Symmetrie sechs bis sieben Kristallsysteme, nämlich das kubische, das hexagonale, das trigonale, das tetragonale, das orthorhombi-sche, das monokline und das trikline System. Das hexagonale und das trigonale System werden von manchen Mineralogen gelegentlich zusammengefasst.09)

08) http://www.gestaltung.hs-mannheim.de/designwiki/files/8500/form_und_farbe.pdf09) http://de.wikipedia.org/wiki/Mineral

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Der Habitus eines Minerals ist neben dem Kristall-System eine weitere Kategoriesierung von Form und Größe eines Minerals. 10)

Unter Habitus versteht man das relative Größenverhältnis der Flächen an einem Kristall. Man unterscheidet 3 Grundtypen:

Isometrisch Kristalle sind dies, wenn sie in allen drei Dimensionen die etwa gleiche Erstreckung auf-weisen ( z.B. kubische Mineralien )

Planar (tafelig)Kristalle sind dies wenn ihre Symetrieachse verkürzt zu den anderen Achsen ist.

PrismatischKristalle sind dies wenn ihre Symetrieachse verlängert zu den anderen Achsen ist.

11)

10) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Habitus11) http://www.geodz.com/deu/d/Habitus

Unterschiedlicher Habitus bei gleicher Kristalltracht. a) planar-blättrig b) prismatisch c) isometrisch

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Kubisches Kristallsystem:Alle 3 Achsen des Achsenkreuzes sind gleich lang und schneiden sich im rechten Winkel.

12)

Tetragonales Kristallsystem:2 Achsen des Achsenkreuzes sind gleich lang, die dritte ist länger oder kürzer. Alle schnei-den sich im rechten Winkel.

13)

Hexagonales und trigonales Kristallsystem:Für dieses Kristallsystem sind zwei Koordinatenaufstellungen gebräuchlich: entweder drei gleich lange Basisvektoren und drei gleiche Winkel (rhomboedrisches Koordinatensystem, Trigonal) oder eine Aufstellung wie im hexagonalen Kristallsystem, aber mit rhomboedrischer Zentrierung.

14)

12) http://www.arcis-minerals.de/mineralien/m-p/pyrit/pyrit---groer-kubischer-kristall.php13) http://www.univie.ac.at/Mineralogie/studium_engl_n.htm14) http://www.ganoksin.com/borisat/nenam/formation-of-gem.htm

Tetragonaler Alaun-Kristall

Kubischer Pyrit-Kristall

Hexagonale Beryll-Kristalle

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Orthorhombisches Kristallsystem:Alle 3 Achsen des Achsenkreuzes sind verschieden lang, sie schneiden sich im rechten Winkel.

Monoklines Kristallsystem:Alle 3 Achsen des Achsenkreuzes sind verschieden lang. 2 davon schneiden sich im rechten Winkel, der Winkel der dritten zu diesen beiden ist beliebig aber ungleich 90 Grad.

15)

Triklines KristallsystemAlle 3 Achsen des Achsenkreuzes sind verschieden lang, die Winkel dazwischen sind belie-big, aber ungleich 90 Grad.16)

17)

15) http://de.wikipedia.org/wiki/Kristallsystem16) Beschreibungen: http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Kristallsystem17) Bilder: http://werkstoffe.e-learning.imb-uni-augsburg.de/

Monokliner Vivianit

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Für den Menschen ist Farbe das erkennbare Spektrum des Lichts.18)

Genau genommen, ist dieses Licht ein Fre quenz be reich von elek tro ma gne ti schen Strah-lung, für die der Mensch im Laufe der Evo lu tion spe zi elle Rezep to ren ent wi ckelt hat. Das für den Menschen sicht bare Licht liegt im Bereich von 380 nm bis 780 nm Wel len länge, wobei die Gren zen nach oben und unten eher unscharf begrenzt sind. Auch Radio-wel len, Mikro wel len und Rönt gen strah lung fal len in das elek tro ma gne ti sche Spek trum, jedoch sind diese für uns nicht sicht bar, da wir kei ner lei Rezep to ren besit zen, um diese Strah lung wahrzunehmen.19)

Die Farbe eines Minerals entsteht durch die teilweise Absorbtion des weißen Lichts. Die beobachtete Farbe ist die Farbe der Wellenlänge des Lichts, die am wenigsten absorbiert wird.20)

Bezüglich der Farbe von Mineralien unterscheidet man weiterhin zwischen idiochroma-tischen (selbstfärbend), allochromatischen (fremdgefärbt), achromatischen (farblos) und pseudochromatischen (scheinbar gefärbt) Mineralien.

IdiochromatischBei eigengefärbten, idiochromatischen Mineralien, ist die Farbe der Mineralien mit dem inneren Aufbau dieser zu erklären. Hier sind es neben der Kristallstruktur – d.h. der Anordnung der aufbauenden Atome, aus denen das Mineral besteht – auch Störungen im Kristallgitter und die mineralbildenden Elemente selber, durch die unterschiedliche Farben entstehen. Beispiele für idiochromatische Mineralien sind u.a. Azurit, Malachit, Hämatit, Roselith, Realgar, Pyrolusit, Vanadinit und Auripigment.21)

22)

18) http://mijozi.de/docs/informatik/multimedia/bild/farbe/was_ist_farbe_w_kirchsteiger_m_zirbes_2001_09.pdf19) http://renehaas.com/farbe-im-grafikdesign-was-ist-farbe/20) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Farbe21) http://www.steine-und-minerale.de/artikel.php?f=4&topic=4&ID=22322) http://www.frmez.com/sifali-taslar/176782-azurit-tasinin-faydalari-azurit-tasinin-ozellikleri.html

FARBE

Idiochromatischer Azurit

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AllochromatischAllochromatische Mineralien sind eigentlich farblos. Es können sich aber Fremdatome in sehr geringen Mengen (1 – 5 % der Gesamtmasse) in das Kristallgitter des Wirtsminerals ein-bauen und dadurch die Farbwirkung hervorrufen. In ein und dasselbe Mineral können sich unterschiedliche Fremdatome einlagern. Dadurch können allochromatische Mineralien in der Natur in den unterschiedlichsten Farben auftreten.So färben Chromatome (Cr2O3) den Rubin und den Spinell rot, während sie beim Smaragd die grüne Färbung verursachen. Zweiwertige Eisenatome färben viele Edelsteine und Mine-ralien blau, dreiwertige Eisenatome färben sie gelb oder braun.23)

24)

AchromatischBei achromatischen, farblosen Mineralien geht ein Lichtstrahl ohne Absorption durch den Kristall hindurch (z.B. Bergkristall (Quarz), Diamant).

PseudochromatischWenn Farben in einem Mineral nicht aufgrund eines Chromophors (Farbträger) entstehen, sondern durch optische Erscheinungen wie z.B. Brechung, Reflexion, Beugung, Dispersion oder Interferenz der Lichtstrahlen, redet man von pseudochromatischen Mineralien.

So kann man an Rissen oder Spaltflächen vorwiegend durchsichtiger Minerale mit Glas-glanz Regenbogenfarben beobachten, die durch eine Zerlegung des Lichtes, auch Irisierung genannt, entstehen. Irisieren können auch farblose und farbige dünne Oxidbeläge einiger Mineral mit Metallglanz wie Chalkopyrit, Bornit u.a., die sich als Anlauffarben zeigen.

Die Lichtstreuung durch Reflexion auf dichtstehenden Nadeln und hohlen Röhrchen in Paral-lelanordnung schafft z.B. beim Tiger- oder Katzenauge nach dem Schliff den Eindruck eines Raubtierauges.25)

23) http://www.mineralienfreunde.de/AGM/016.pdf24) http://www.oe24.at/welt/Groesster-gelber-Diamant-um-8-Millionen-Euro-versteigert-BILDER-VIDEO/4652988725) http://www.geologieinfo.de/mineraleigenschaften/farbe.html

Gelbfärbung durch dreiwertige Eisenatome bei einem sonst farblo-sen Diamanten

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Opal

Der Opal ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydro-xide“. Der Opal hat im Gegensatz zu anderen Mineralien die Besonderheit einen amorphen Festkörper zu besitzen (ähnlich wie Glas). D.h. er besitzt keine Kristallstruktur und tritt meist als massige Adernfüllung oder knollig ausgebildet auf.Opale werden ausschließlich zu Schmucksteinen verarbeitet.

Als eines der wenigen amorphen Minerale besteht Opal aus hydratisiertem Kieselgel mit der allgemeinen chemischen Zusammensetzung SiO2•nH2O. Der Wassergehalt beträgt meist zwischen vier und neun Prozent, kann aber maximal etwa 20 % erreichen.26)

Was den Opal zu einem herausragendem Schmuckstein macht sind seine optischen Eigenschaften:Beim Opal beobachtet man ein kräftiges pseudo-chromatisches Farbspiel, das als Opalisie-ren bezeichnet wird. Es wird durch die Brechung und Zerlegung des Lichts auf den feinen Schichten mit winzigen SiO2-Kugeln mit schwankendem Wasseranteil hervorgerufen.27)

Dadurch entsteht das buntfleckige, schillernde Farbenspiel beim Opal.

26) http://de.wikipedia.org/wiki/Opal27) http://www.geologieinfo.de/mineraleigenschaften/farbe.html

Chemische Formel

Mineralklasse

SiO2•nH2O

Oxide und Hydroxide nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

röntgenamorph/lichtkristallin

höchst vielfältig, farb-los oder milchig, grau,

braun, rot, gelb

Strichfarbe

Glanz

weiß

Fettglanz

Transparenz

Bruch muschelig, uneben, splittrig

Spaltbarkeit

Habitus

keine

knollige Aggregate und Adernfüllungen

OPAL

durchscheinend bis undurchsichtig

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Feldspat

Als Feldspat wird eine große Gruppe sehr häufig vorkom-mender Silikat-Minerale der allgemeinen chemischen Zusam-mensetzung (Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8 bezeichnet. Die in Klammern angegebenen Elemente können sich jeweils gegenseitig vertreten, stehen jedoch immer im selben Men-genverhältnis zu den anderen Bestandteilen des Minerals (Substitution).28)

Wichtige Feldspate sind Albit, Orthoklas (Mondstein) oder auch Gesteine wie Basalt.

Basalt ist ein basisches (SiO2-armes) Ergussgestein. Es besteht vor allem aus einer Mischung von Eisen- und Magne-sium-Silikaten mit Pyroxen und calciumreichem Feldspat (Pla-gioklas) sowie meist auch mit Olivin.29)

28) http://de.wikipedia.org/wiki/Feldspat29) http://de.wikipedia.org/wiki/Basalt

Chemische Formel

Mineralklasse

(Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8

Gerüstsilikate (Tektosili-kate) nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

triklin oder monoklin

variabel, farblos, weiß, rosa, grün, blau, braun

Strichfarbe

Glanz

weiß

Glasglanz

Transparenz

Bruch

durchscheinend bis undurchsichtig

muschelig bis spröde

Spaltbarkeit

Habitus

vollkommen

tafelig, prismatisch

FELDSPAT

Basaltsäulen bei Vík, Island

Einkristall eines monoklinen Feldspats

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Glanz ist eine optische Eigenschaft einer Oberfläche, Licht ganz oder teilweise spiegelnd zu reflektieren. Ist eine Oberfläche nicht glänzend, weil sie Licht diffus reflektiert, so nennt man dies Mattheit. Auch die Bruchstellen ansonsten stark glänzender Minerale können matt sein. Genau wie Farbe ist der Glanz eine Eigenschaft, die zum visuellen Erschei-nungsbild einer Oberfläche beiträgt.

In der Mineralogie wird nach der Stärke des Glanzes absteigend unterschieden30):

MetallglanzStärkster, spiegelnder Glanz, der nur bei Metallen, Legierung und einigen undurchsich-tigen Mineralen (vorwiegend Sulfiden) auftritt und etwa einem Brechungsindex von 2,6 bis über 3 entspricht. Einige „Buntmetalle“ wie beispielsweise Kupfer und Gold, aber auch einige Minerale wie Pyrit (goldgelb), Kermesit (rot), Hibonit (braun) und Hämatit (schwarz) zeigen aufgrund ihrer Eigenfarbe einen entsprechend gefärbten Glanz.

31)

DiamantglanzStrahlender Glanz, der dem geschliffener Diamanten oder Bleikristalle gleicht und einem Brechungsindex von etwa 1,9 bis 2,6 entspricht. Weitere Beispiele für Diamantglanz sind Kalomel, Linarit, Pyrargyrit und Zemannit.

FettglanzEntspricht dem Glanz von Fettflecken auf Papier und wird meist zur Bezeichnung von trüben Steinen mit geringem Brechungsindex zwischen 1,7 und 1,9 verwendet. Beispiele für Fettglanz sind unter anderem Gahnit, Kerolith und Pyrochlor.

30) http://de.wikipedia.org/wiki/Glanz#Minerale31) http://www.mineralienwissen.de/haematit.html

GLANZ

Metallglanz eines Hämatiten

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GlasglanzEntspricht dem Glanz von einfachem Fensterglas mit einem durchschnittlichen Bre-chungsindex zwischen 1,5 und 1,6. Je nach Sorte kann dieser aber zwischen 1,3 bis 1,9 (Grenze zum Diamantglanz) schwanken. Beispiele für Glasglanz sind unter anderem Enstatit, Lazulith, Phenakit und Uwarowit.

32)

Perlmuttglanz(kurz: Perlglanz, auch Lüster): Bezeichnung für die Mischung aus Oberflächenglanz und opakem Tiefenlicht, mit irisierenden Effekten wie er für Perlmutt und Perlen typisch ist. Bei-spiele für Perlmuttglanz sind unter anderem Brucit und Smithsonit.

SeidenglanzWogender Lichtschein wie er bei Seide und parallelfaserigen Mineralen oder Aggrega-ten wie unter anderem Chrysoberyll, Tigerauge und Falkenauge auftritt. Minerale mit Sei-denglanz zeigen bei entsprechendem Schliff den bekannten „Katzenaugeneffekt“.

33)

Harzglanz bzw. WachsglanzVorbild ist hier der trübe und wenig intensive Glanz von Harz bzw. Wachs mit einem Bre-chungsindex ähnlich dem von Glas. Bernstein, Opal und Feuerstein zeigen unter ande-rem Harz- oder Wachsglanz.

32) http://www.crystal-treasure.com/product_info.php/info/p5188_Feiner-Enstatit-Doppelender-Kristall-37-Karat.html33) http://heilsteine-liste.de/edelsteine/tigerauge.htm

Glasglanz eines Enstatits

Seidenglanz eines Tigerauges

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Quarz

34)

Quarz ist ein Mineral mit der chemischen Zusammensetzung SiO2 und trigonaler Symmetrie. Er ist die auf der Erdoberfläche stabile Form (Modifikation) des Siliciumdioxids und nach den Feldspaten das zweithäufigste Mineral der Erdkruste.

In der Industrie und heutigen modernen Technologie ist Quarz ein Mineral von herausragen-der, weltweiter Bedeutung. Es wird als Baustoff wie als Rohstoff für die Keramik-, Glas- und Zementindustrie gebraucht.Vor allem aber sind Quarzkies und gebrochenener Quarz Rohstoff zur Gewinnung von Silicium.35)

Silicium findet in unterschiedlichen Reinheitsgraden Verwendung in der Metallurgie (Ferrosili-cium), der Photovoltaik (Solarzellen) und in der Mikroelektronik (Halbleiter, Computerchips).Die hohe konstante Fertigungskostenreduktion in der Mikroelektronik war ein wesentlicher Innovationsmotor der letzten dreißig Jahre in einer Vielzahl von Branchen – vor allem in der Elektronik, Computer- und Raumfahrttechnik.36)

34) http://www.mineralien-imhof.ch/35) http://de.wikipedia.org/wiki/Quarz36) http://de.wikipedia.org/wiki/Mikroelektronik

Chemische Formel

Mineralklasse

SiO2

Kieselsäure-Familie nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

trigonal

farblos, Weiß, alle Far-ben möglich

Strichfarbe

Glanz

weiß

Glasglanz, Fettglanz auf Bruchflächen

Transparenz

Bruch muschelig, spröde

Spaltbarkeit

Habitus

keine

prismatisch, mikrokristallin

QUARZ

durchsichtig bis undurchsichtig

Reiner Quarz (Bergkristall)

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Bei diesen mysteriösen Kristallschädeln handelt es sich um aus Quarz oder anderen Edel-steinen gearbeitete Nachbildungen menschlicher Schädel, von denen behauptet wird, sie seien Produkte mittel- oder südamerikanischer Hochkulturen (Inka, Maya oder Azteken).

Viele Wissenschaftler halten die Kristallschädel für modernere Anfertigungen, die im 19. Jahrhundert entstanden seien. Alter und Herkunft sind aber bis heute nicht wissenschaft-lich nachweisbar.37)

Der bekannteste Schädel ist der „Mitchell-Hedges Kristallschädel“, gefunden von gleich-namiger Anna Mitchel-Hedges 1924. Dieser wurde eingehend von Frank Dorland, einem Kunstrestaurator und Spezialisten auf dem Gebiet der religiösen Kunst untersucht:

Der Schädel hat lumineszente Eigenschaften, konnte also sein eigenes Lichtfeld erzeu-gen; Andere Kristalle, die in seine Nähe gestellt wurden, wiesen nachher die gleichen Eigenschaften der Selbstleuchtfähigkeit auf.

Die bemerkenswerteste Entdeckung aber machte Dorland, als er eines Abends den Kris-tallschädel vor dem offenen Kaminfeuer stehen hatte und plötzlich eine exakte Spiege-lung der Flammen in den Augenhöhlen des Schädels erblickte.Dadurch angeregte eingehendere Untersuchungen ließen erkennen, dass dem Kristall-schädel verschiedene optische Eigenschaften „eingebaut“ sind, das heißt, durch den Schliff selbst hervorgebracht wurden!An der Mund- oder Gaumenunterseite befindet sich ein 45°-Prisma, das einfallendes Licht von unterhalb des Schädels direkt durch die Augenhöhlen wieder ausstrahlt. Gleich neben dieser Prismenfläche ist eine schmale bandartige Oberfläche, die einen Vergröße-rungseffekt erzielt, und der Hinterkopfbereich des Schädels funktioniert wie eine Kame-ralinse, die Licht wiederum durch die Augen projiziert. Auch an den Kieferknochen sind geringe Mengen Materials entfernt worden, um Licht aus verschiedenen Richtungen durch die Augenhöhlen zu fokussieren.Ähnliche Eigenschaften wurden auch am „Maya-Kristallschädel“ festgestellt, der einen seitlich einfallenden Lichtstrahl durch den Stirnmittelpunkt, also das „dritte Auge“, ausstrahlt.38)

37) http://de.wikipedia.org/wiki/Kristallschädel38) http://equapio.com/de/kultur/kristallschaedel/

KRISTALLSCHÄDEL

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Der Mitchell Hedges Kristallschä-del in optischer Aktion.

39)

40)

39) http://www.bibliotecapleyades.net/ciencia/ciencia_craneos08.htm40) http://deitiesdaily.tumblr.com/post/51174237613/may-23rd-2013-crystal-skulls

Maya Kristallschädel

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Diamant

41)

Diamant ist die kubische Modifikation des Kohlenstoffs und als natürlich vorkommender Fest-stoff ein Mineral aus der Mineralklasse der „Elemente“. Diamant bildet meist oktaederför-mige Kristalle, oft mit gebogenen und streifigen Flächen. Weitere beobachtete Formen sind das Tetraeder, Dodekaeder und der Würfel.

Diamant ist der härteste natürliche Stoff. In der Härteskala nach Mohs hat er die Härte 10. Die Härte des Diamanten ist allerdings in verschiedenen Kristallrichtungen unterschiedlich (Anisotropie). Dadurch ist es möglich, Diamant mit Diamant zu schleifen.

Diamanten, die groß genug sind für die Schmuckproduktion, bilden sich nur im Erdmantel unter hohem Druck und Temperaturen, typischerweise in Tiefen zwischen 150 bis 660 Kilo-metern[4] und bei Temperaturen von 1200 bis 1400 °C.Zur Bewertung der Qualität und damit auch des Preises eines geschliffenen Diamanten wer-den als Kriterien die sogenannten vier C (Carat, Color, Clarity, Cut) herangezogen.

Neben der Verwendung als Schmuckstein haben Diamanten eine wirtschaftliche Bedeu-tung durch ihre industrielle Verwendung als Schneidstoff von Bohr-, Schneid- und Schleifwerkzeug.42)

41) http://orderofsplendor.blogspot.de/2012/04/queens-top-10-diamonds-1-cullinan.html42) http://de.wikipedia.org/wiki/Diamant

Chemische Formel

Mineralklasse

C

Elemente nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

kubisch

farblos, verschiedene Farben durch Gitterde-

fekte möglich

Strichfarbe

Glanz

weiß

Diamantglanz

Transparenz

Bruch

transparent bis subtrans-parent / transluzent

muschelig bis splittrig

Spaltbarkeit

Habitus

vollkommen

gedrungen, zum Teil oktaedrisch

DIAMANT

Der weltweit größte gefundene Diamant, der Cullinan.Nach Spal-tung in 9 Teile sind sie jetzt bekannt als britische Kronjuwelen.

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For the Love of God (Um Himmels willen) ist eine Skulptur des Künstlers Damien Hirst aus dem Jahr 2007.Sie besteht aus dem Platin-Abguss eines menschlichen Schädels, der mit 8.601 lupenrei-nen Diamanten, darunter ein birnenförmiger rosa Diamant auf der Stirn, besetzt ist.Mit Herstellungskosten von £14 Millionen wurde die Arbeit in der Londoner Galerie White Cube im Rahmen der Ausstellung Beyond belief zum ursprünglichen Preis von £50 Millionen gezeigt und anschließend verkauft.

Das ist der höchste Preis, der je für eine Einzelarbeit eines lebenden Künstlers gezahlt wurde.43)

43) http://news.bbc.co.uk/2/hi/entertainment/6712015.stm

KUNST

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Synthetisch heißt so viel wie künstlich erzeugt.Es gibt sowohl künstliche anorganische (z.B. synthetische Rubine) als auch organische Kristalle (z.B. Zucker als Kandis).Sie unterscheiden sich von den natürlichen Verwandten meist durch ihre höhere Reinheit oder durch ihre gezielte Verunreinigung, Dotierung genannt.Synthetische Kristalle können durch relativ einfache Züchtung (z.B. Alaun-, Salz- oder Zuckerkristalle), unter Einwirkung extremer Hitze und Druck (z.B. Diamant), sowie als synthetische Einkristalle durch spezielle Technologien (z.B. Ziehen aus der Schmelze), aperiodische Einkristalle aus besonderen Legierungen etc. hergestellt werden.

Synthetische Einkristalle haben oftmals hervorragende physikalische Eigenschaften, wel-che in der modernen Hochtechnologie nicht mehr wegzudenken sind. Die wichtigsten von längst nicht allen Anwendungsgebiete sind Halbleiter (Photovoltaik-Solartechnik), Laser, Mikroelektronik, physikalische Meßtechnik (Optik, Spektroskopie, Nachrichten-technik); polykristalline Kristalle in der Metallbearbeitung und Werkzeugtechnik u.v.m.44)

45)

44) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Künstliche%20Kristalle45) http://www.faz.net/aktuell/technik-motor/produktionsverfahren-diamanten-aus-der-retorte-11845896.html

SYNTHETISCHE HERSTELLUNG

Diamanten-Produktion bei Gemesis in Florida

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Beryll

46)

Beryll ist in seiner reinen Form farblos, durch viele unterschiedliche Verunreinigungen bekommt er seine Farbenvielfalt. Ohne diese diversen Farbspiele würde der Beryll ein ziem-lich gewöhnlicher Edelstein sein mit nur einem durchschnittlichen Feuer und Brillanz. Die bekanntesten Varietäten des Berylls sind der grüne Smaragd und der blaue Aquamarin.47)

48)

46) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Beryll47) http://www.wissen-im-netz.info/mineral/lex/abc/b/beryll.htm48) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/H%E4matit

Chemische Formel

Mineralklasse

Al2Be3[Si6O18]

Silikate nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

hexagonal

variabel, oft blau, grün, gelb, rosa, rot, weiß,

farblos

Strichfarbe

Glanz

weiß

Glasglanz bis Fettglanz

Transparenz

Bruch

durchsichtig bis durchscheinend

muschelig bis uneben; spröde

Spaltbarkeit

Habitus

unvollkommen

prismatisch, säulig, stängelig, tafelig, radial-strahlig, körnig, massig

BERYLL

Links, eine klassiche Beryll-Garbe, Rechts als Varietät Smaragd

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Hämatit

Hämatit, auch Blutstein, Eisenglanz, Specularit, Iserin, Roteisenstein, Roteisenerz oder Rötel genannt, ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide (und Hydroxide) mit der Summenformel Fe2O3 und die häufigste natürlich auftre-tende Modifikation des Eisen(III)-oxids.

Die Strichfarbe ist meist ein charakteristisches Blutrot - von ihr und vom blutrot gefärbten Schleifwasser beim Bearbeiten leitet sich der alternative Name des Minerals ab.

Hämatit enthält im reinen Zustand 70 Prozent Eisen und ist zusammen mit dem Magnetit einesder bedeutensten Rohstoffe für die Industrie.

49)

49) http://de.wikipedia.org/wiki/Hämatit

Chemische Formel

Mineralklasse

Fe2O3

Oxide mit Metall nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

trigonal

grau bis schwarz, rot-braun, bunt anlaufend,

rot verwitternd

Strichfarbe

Glanz

kirschrot bis rotbraun

Metallglanz, matt

Transparenz

Bruch muschelig, spröde

Spaltbarkeit

Habitus

keine

pyramidal, würfelähn-lich, rhomboedrisch, tafelig, säulig, strahlig

HÄMATIT

durchscheinend bis undurchsichtig

Hämatit aus der Wessels-Mine, Südafrika

Perfekt gewachsener Hämatit-Skalenoeder von der Insel

Hormus, Iran

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Magnetit

50)

Magnetit, veraltet auch als Magneteisen, Magneteisenstein oder Eisenoxiduloxid sowie unter seiner chemischen Bezeichnung Eisen(II,III)-oxid bekannt, ist ein Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und die stabilste Verbindung zwischen Eisen und Sauerstoff. Es ist zudem säure- und basenstabil.

Magnetit ist eines der am stärksten (ferri)magnetischen Minerale.51)

Es gibt viele kontroverse Ansichten, warum Magnetit überhaupt magnetisch ist. Der vekto-rielle Stromtransport ist auf jeden Fall nicht die Ursache des Magnetismus. Vielmehr resul-tiert der Magnetismus im Magnetit aus den unkompensierten magnetischen Momenten der Elektronen auf den Fe2+-Plätzen.52)

Magnetit ist neben Hämatit das wichtigste Eisenerz und hat mit ca. 72% den höchsten Eisengehalt aller Erze an diesem Metall.53)

50) http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetit51) http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetit52) http://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/magnetit.htm53) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Magnetit

Chemische Formel

Mineralklasse

Fe2+(Fe3+)2O4

Oxide und Hydroxide nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

kubisch

schwarz

Strichfarbe

Glanz

schwarz

Metallglanz, matt

Transparenz

Bruch muschelig, spröde

Spaltbarkeit

Habitus

undeutlich

gedrungen

MAGNETIT

undurchsichtig, an Kan-ten schwach transluzent

Magnetit-Oktaeder (silber) auf Chalko-pyrit (gold) aus Aggeneys, Südafrika

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Unter Kristallwachstum versteht man das kontinuierliche Größerwerden eines Keims bis zum fertigen Kristall.

Das Kristallwachstum beginnt mit der geordneten Zusammenlagerung der Kristallbau-steine, also von Atomen, Molekülen oder Ionen, die sich zunächst in einem ungeordne-tem Zustand befinden. Es entsteht ein Kristallkeim. Die Größe dieses Keims beträgt ca. 100 Ångström (Å) = 0,00001 mm. An ihn lagern sich nun weitere Kristallbausteine (Atome, Ionen, Kationen oder Moleküle) an. Der Kristall wächst somit weiter durch gerichtete Anlagerung (auch bezeichnet als „vektorielle Appo-sition“), indem sich das Grundmuster ständig wiederholt.54)

Das Medium für die Kristallbausteine ist entweder eine abkühlende Schmelze, eine über-sättigte, sich abkühlende Lösung oder (wie bei der Sublimation) übersättigter Dampf. Grenzflächen wie Gefäßwände, Oberflächen anderer Kristalle oder Wollfäden sowie andere Fremdpartikel erleichtern den Phasenübergang von der ungeordneten in die geordnete feste Phase.55) Daher wachsen Mineralien gerne auf anderen Mineralien oder Gesteinen. Man spricht hier auch von Mineral-Aggregaten und Mutter-Mineralien.Mineral-Aggregate (Mineral-Vergesellschaftungen) sind Verwachsungen von Kristallen entweder einer oder mehrerer Mineralarten.Im Gegensatz zu Kristallzwillingen entwi-ckeln sich die Kristalle eines Aggregates regellos in verschiedene Richtungen.

Bekannte Mineral-Aggregate sind die Drusen.Als Druse bezeichnet man einen unvollständigmit Kristallansammlungen verschiedener Artgefüllten ehemaligen Hohlraum (Geode) im Gestein.56)

57)

54) http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Kristallwachstum55) http://www.chemieunterricht.de/dc2/kristalle/dc2kt_32.htm56) http://de.wikipedia.org/wiki/Druse_(Mineralogie)57) http://www.heilbuch.info/Veranstaltungen/Mineralientage-Muenchen-2004.html

WACHSTUM & GESCHWISTER

Zinnober Kristall auf Dolomit gewachsen

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58)

Ein anderes häufig auftretenes Phänomen ist die Bildung von Mineral-Zwillingen.

Ein Kristallzwilling besteht aus mindestens zwei miteinander verwachsenen Kristallen der gleichen chemischen Zusammensetzung und Kristallstruktur, die gesetzmäßig miteinander verwachsen sind. Bei der Zwillingsbildung entsteht als zusätzliches Symmetrie-Element entweder eine Spiegelebene (Zwillingsebene) oder eine Drehachse (Zwillingsachse).59)

Es gibt Kontakt- bzw. Berührungszwillinge, Penetrations- bzw. Durchdringungszwillinge, sowie Rotationszwillinge bzw. zyklische Zwillinge.

58) http://de.wikipedia.org/wiki/Mineral-Aggregat59) http://de.wikipedia.org/wiki/Kristallzwilling

Große Druse mit Amethyst und Calcit

„Schwalbenschwanz“- Zwilling beim Gips

Komplexe Pyrit-Verzwillingung, beste-hend aus Durchdringungszwillingen und

lamellaren Berührungszwillingen (sichtbar anhand der gestreiften Flächen)

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Sind mehr als zwei Individuen an der Zwillingsbildung beteiligt, spricht man auch von Drillingen, Vierlingen oder Viellingen und bei sich wiederholender Zwillingsbildung ent-stehen Wiederholungsviellinge bzw. polysynthetische Zwillinge.

Sonst können noch Inklusionen auftreten. Inkludierte Stoffe können oft bei der Identifika-tion der Herkunft und der Altersbestimmung von Mineralien helfen.

Eine Inklusion (lat. inclusio „Einschluss“) ist ein in einem Mineral eingeschlossener Fremd-stoff (Flüssigkeit, Gas, Erdöl, Naturasphalt oder ein anderes Mineral).Wenn der Mutterkristall zeitweise aufhört zu wachsen, können sich andere Mineralien oder Stoffe auf ihm absetzen. Wenn dieser wieder weiterwächst, umschließt er die neu-gebildeten Kristalle/Stoffe, welche als Inklusionen im Mutterkristall erhalten bleiben.60)

Alle Mineralien haben Makel? Kleine Fehlstellen sind vorprogrammiert.Kristalle wachsen sehr schnell: Es entstehen um die 200 Schichten pro Sekunde. Dazu muss man wissen, dass ein Kristall mit der Kantenlänge von 1 mm aus etwa 1020 Atomen aufgebaut ist. Das sind 100 Trillionen Bausteine, die sich in einem Salzkorn befinden! Stellt man sich vor, was für ein Gedränge an dieser „Baustelle“ herrscht, wieviele Atome Kräfte aufeinander ausüben, so wird klar, dass es kaum perfekte Kristalle gibt, sondern dass mit Fehlstellen behaftete Kristalle die Regel sind.61)

60) http://de.wikipedia.org/wiki/Inklusion_(Mineralogie)61) http://www.chemieunterricht.de/dc2/kristalle/dc2kt_32.htm

Öl- und Gaseinschlüsse in einem Quarzkristall, Balochistan, Pakistan

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Kaolinit

62)

Das Mineral Kaolinit ist ein sehr häufig vorkom-mendes Schichtsilikat und typischer Vertreter der Zweischicht-Tonminerale.Im Wasser wird das Mineral plastisch verformbar.

Obschon die Herstellung von Stein- und Tongut so alt ist wie das Sesshaftwerden der Menschen, hat die Herstel-lung von Porzellan aus Kaolinit und Feldspat in einer pri-mitiven Form wahrscheinlich erst im siebten Jahrhundert n. Chr. in China stattgefunden.Aber erst ab dem 13. Jh. wurde es als Rohstoff für die chinesische Keramik- und Porzellanindustrie verwendet. Die Entwicklung dieser Art von Keramik ging mit der Ent-wicklung von Hochtemperatur-Brennöfen einher, die eine ausreichend hohe Temperatur von 1450 °C für die Vergla-sung (Vitrification) von Kaolinit und Feldspat ermöglichen konnten. Chinaporzellan war denn auch anfangs eine der wichtigsten Handelswaren zwischen Europa und China.

62) http://de.wikipedia.org/wiki/Kaolinit

Chemische Formel

Mineralklasse

Al4[(OH)8|Si4O10]

Silikate und Germante nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

triklin

Weiß, auch mit rötli-chem, braunem oder

blauem Stich

Strichfarbe

Glanz

Weiß

erdig

Transparenz

Bruch uneben

Spaltbarkeit

Habitus

vollkommen

blättrig, erdige, mas-sige und schuppige

Aggregate

KAOLINIT

durchscheinend bis undurchsichtig

Quarzdruse mit weißem Kaolinit

REM-Aufnahme mit blättrigem, pseu-dohexagonalem Kaolinit

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Calcit

63)

Calcit, Kalzit, Kalkspat oder Doppelspat, ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral und Namensgeber der Calcitgruppe innerhalb der Mineralklasse der „Carbonate“.

Charakteristisch für Calcitkristalle ist eine besonders hohe Doppelbrechung. Licht, das nicht entlang der optischen Achse des Kristalls einfällt, wird in zwei Lichtbündel aufge-spalten, einen ordentlichen und einen außerordentlichen Strahl. Für diese beiden Strah-len gelten auf Grund unterschiedlicher Polarisationsrichtungen andere Brechungsindizes. Dies zeigt sich darin, dass bei einem bestimmten Blickwinkel jedes durch einen klaren Kristall beobachtete Objekt doppelt erscheint, eine zur Identifikation von Calcit sehr hilf-reiche Eigenschaft, daher auch der häufige Name Doppelspat.

Calcit bildet in Form von Calciumcarbonat (Kalk)auch Kalkstein und Marmor.Lebewesen bilden daraus Ihre Muscheln,Schneckengehäuße, gesteinsbildenden Korallenund Schwämme.64)

63) http://de.wikipedia.org/wiki/Calcit64) http://de.wikipedia.org/wiki/Calciumcarbonat

Chemische Formel

Mineralklasse

Ca[CO3]

wasserfreie Carbonate nach Strunz

Kristallsystem

Farbe

trigonal

meist farblos, milchig weiß, grau, gelb, rosa, rot, blau bis schwarz

Strichfarbe

Glanz

weiß

Glasglanz, auch Perlmuttglanz

Transparenz

Bruch muschelig, spröde

Spaltbarkeit

Habitus

sehr vollkommen

Konkretionen, ooli-thisch, stalaktitisch,

körnig, massig

CALCIT

durchsichtig bis undurchsichtig

Calcit-Zwilling

Illustration der hohen Doppel-brechung eines Calcit-Kristalls

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Pseudomorphose ist ein Begriff aus der Mineralogie und bezeichnet ein Mineral, das nicht seine typische Eigengestalt (Kristallsystem) zeigt, sondern die äußere Form einer anderen Mineralart angenommen hat. Pseudomorphosen entstehen beispielsweise dadurch, dass zuerst Mineral A in einem Gestein kristallisiert, später weggelöst wird und der Hohlraum durch Mineral B verfüllt wird.65)

Beispiel anhand von Blaubleierz.

Als Blaubleierz wird eine spezielle Pseudomorphose von Galenit nach Pyromorphit bezeichnet.

Der Galenit geht hierbei zunächst durch Oxidation in Pyromorphit über. Anschließend bil-det er sich durch erneute Umwandlung (Rejuvenation) zu Galenit unter Beibehaltung der Kristallform von Pyromorphit zurück. Ein bedeutender Fundort dieser Pseudomorphose war die Grube Kautenbach bei Bernkastel-Kues in Rheinland-Pfalz.66)

Durch diese Pseudomorphose hat sich der Galenit die Struktur des Pyromorphit zu Eigen gemacht. Es gibt noch viele weitere Beispiele für Pseudomorphosen in der Welt der Mineralien.

65) http://de.wikipedia.org/wiki/Pseudomorphose66) http://de.wikipedia.org/wiki/Blaubleierz

PSEUDOMORPHOSEN

Galenit Rückbildung des Pyromorphit zu Galenit (Blaubleierz)

Pyromorphit

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