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Bergwerk

Bergwerk

Als Bergbau bezeichnet man die Gewinnung von mineralischen Rohstoffen aus unserem Planeten. Häufig geförderte Rohstoffe sind z. B.: Kohle, Eisen- und Metallerze, Salze , Gold, Silber, Flussspat (Fluorit), Schwerspat (Baryt) und radioaktive Uranerze wie Pechblende. Die Förderung von Erdöl und Erdgas gehört ebenso wie die Gewinnung von Steine und Erden dazu. Abzubauende Stoffe liegen in einer Lagerstätte vor. In Deutschland ist der Bergbau grundsätzlich durch das Bundes-Berggesetz geregelt.

Abbautechniken

Hier werden 2 Grundtechniken unterschieden:
1. Übertage: Hier werden die Rohstoffe in offenen Gruben gefördert; siehe --> Tagebau
- Steinbruch
- Schürfen 2. Untertage: Förderung durch Stollen oder Schächte in sog. Gebirge; --> Untertagebau
- Solen

Geschichte

Sole] Sole] Frühste archäologische Zeugnisse des Bergbaus weisen in die Jungsteinzeit. Kupfer wurde schon um 5000 v. Chr. im Sinai, Kupfer, Gold und Türkise um 3000 v Chr. in Ägypten abgebaut. Wahrscheinlich gab es gegen 3000 v. Chr. auch schon Metallgruben in Indien und China. Um 2500 v. Chr. begann dann auch die Kupferförderung in Mitteldeutschland. Eisenerz wurde ab etwa 800 v. Chr. in den Alpen abgebaut und Steinkohle ist seit dem 9. Jahrhundert in England bekannt.

Bergbau in Deutschland

Erste schriftliche Zeugnisse über den Metallabbau mittelalterlichen Mitteleuropa berichten aus Böhmen im 8. Jahrhundert, Goslar im 10. Jahrhundert, dem Erzgebirge in Freiberg und Joachimsthal im 12. Jahrhundert und in allen Fällen vorwiegend im Zusammenhang mit Silber und Kupfer. Mitte des 16. Jahrhunderts veröffentlichte Georgius Agricola mehrere für den Bergbau entscheidende Werke, wie das 1556 erschienene De re metallica libri XII. Ab dem Mittelalter lassen sich Bergordnungen nachweisen, die den Bergbau umfassend regelten. Mitte des 19. Jahrhunderts traten an ihre Stelle Berggesetze. Steinkohleförderung im Aachener Steinkohlenrevier an Inde und Wurm wird in den Annales Rodenses des Klosters Roda (heute Rolduc/NL) bereits für das Jahr 1113 bezeugt. Abbauort war der Beckenberg (schwarze Berg) direkt bei der Burg und Siedlung Rode (heute Herzogenrath/D). Der Eschweiler Kohlberg wird 1394 urkundlich erwähnt, der Eschweiler Bergwerksverein 1838 gegründet. Im Ruhrgebiet wird Steinkohle seit dem 14. Jahrhundert gefördert, Mitte des 18. Jahrhunderts begann man an der Saar Steinkohle abzubauen, später auch in Schlesien. Schlesienes Wieliczka bei Krakau (Polen)]] Durch die Industrialisierung, besonders die 1798 von James Watt erfundene Dampfmaschine wurde vor allem der Abbau von Kohle und Eisenerz erheblich gesteigert und sorgte so für die Häufung von Industrie zum Beispiel im Ruhrgebiet und in Oberschlesien. Gebraucht wurde z.B. Steinkohle zu Heizzwecken, auch in Form von Brikett (in Deutschland seit 1861) oder als Treibstoff für Lokomotiven und stationären Dampfmaschinen zum Antrieb von Arbeitsmaschinen in Industriebetrieben. Später stellten die kohlebefeuerten Dampfkraftwerke das Rückrat der Stromversorgung dar, und dies ist auch heute noch so. Nachdem Rohstoffe immer günstiger vom Ausland eingeführt werden konnten, verloren besonders die heimischen Eisen- und Metallerzlagerstätten an Bedeutung, da diese nur schwierig und somit teuer zu gewinnen waren. Auch die Steinkohlengewinnung ist bei uns geologisch bedingt schwierig und daher teuer. Steinkohlenzechen werden aber als sichere Energiequelle im eigenen Land benötigt, aber auch, um unseren hohen Stellenwert bei der Bergbautechnologie auf dem Weltmarkt behalten zu können. Die Förderung von Braunkohle, die 30% der deutschen Energieversorgung darstellt, sowie von Kali- und Steinsalz werden in großem Umfang weiter betrieben. Kali und Steinsalze werden unter anderem in der heimischen Agrarwirtschaft als Dünger eingesetzt und auch weltweit exportiert.Deutschland besitzt die weltweit modernsten und leistungsfähigsten Kalibergwerke. Ein erheblicher Wirtschaftsfaktor stellt auch der Bergbau auf Steine und Erden dar, die i.d.R. im Tagebau abgebaut werden.

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Kategorie/Bergbau Bergbaulexikon Mineralienatlas WiKi]
- [http://www.erzwege.at Bergbaugeschichte online]
- [http://www.erzwege.at/mailform/lexikon.htm Bergbau-Lexikon]
- [http://www.bergschaeden.info Bergbaustandorte in Deutschland]
- [http://www.meinemineraliensammlung.de/index.html Lexikon mit Begriffen aus Bergbau und Geowissenschaften]
- [http://wirtschaft.fh-trier.de/ri/fell/besucherbergwerke/besucherbergwerke.php5?nr=15&unr=0&eTyp=h&Art=Mineral Besucherbergwerke mit deutschsprachigen Internetseiten]
-
- [http://www.bergbaumuseum.de Deutsches Bergbau-Museum Bochum] ! Kategorie:Ingenieurwissenschaft Kategorie:Geographie ja:鉱業

Mineral

Als Mineral (Mehrzahl Minerale, auch Mineralien) definieren Mineralogen natürlich vorkommende Feststoffe mit einer einheitlichen chemischen Zusammensetzung und einem auch auf mikroskopischer Ebene gleichförmigen Aufbau. Die meisten Minerale sind kristallin. Die Mehrzahl der heute bekannten ca. 4000 Minerale sind anorganisch, es sind aber auch wenige organische Minerale bekannt. Die Lehre von den Mineralen ist die Mineralogie. Alle Gesteine der Erde und anderer Himmelskörper sind aus Mineralen aufgebaut. Am häufigsten kommen etwa dreißig Minerale vor, die so genannten Gesteinsbildner. Der spezifische Mineralinhalt eines Gesteins liefert Informationen über die Bildung und Entwicklungsgeschichte eines Gesteins und trägt damit zur Kenntnis des Ursprungs und der Entwicklung des Planeten Erde bei. Nach ihrer Entstehung lassen sich Primärminerale und Sekundärminerale unterscheiden: Erstere entstehen zur selben Zeit wie das Gestein, dessen Teil sie sind, letztere werden dagegen erst durch chemische Verwitterung oder Metamorphose aus den Primärmineralen gebildet.

Struktur und Form

Metamorphose Fast alle Minerale treten in der Natur als kristalline Feststoffe auf, sehr wenige dagegen als amorphe Stoffe, die dem Glas vergleichbar sind. Gediegenes, das heißt elementares, Quecksilber und Wasser, die flüssige Modifikation des Eises, stellen die einzigen Flüssigkeiten dar, die zu den Mineralen gezählt werden. Frei kristallisierte Minerale zeigen äußerlich eine feste geometrische Form mit wohldefinierten natürlichen Flächen, die in festen Winkeln zueinander stehen. Dies wird auch als Gesetz der Winkelkonstanz bezeichnet. Die symmetrische Anordnung der Flächen ist Ausdruck der inneren Struktur eines kristallinen 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 orthorhombische, das monokline und das trikline System. Hexagonales und trigonales System werden von manchen Mineralogen gelegentlich zusammengefasst. Durch ungleichmäßiges Kristallwachstum können so genannte Zwillinge entstehen, das sind zwei aus einem Urkristall hervorgegangene miteinander verwachsene Kristalle, die sich, bestimmten Gesetzen gemäß, symmetrisch zueinander verhalten.

Mineral-Erkennung und Eigenschaften

Die Erkennung eines Minerals kann in vielen Fällen auf Grund einiger weniger Eigenschaften wie Kristallform, Härte, Farbe, Bruchverhalten usw. erfolgen. In manchen Fällen sind jedoch weitergehende chemische Analysen, optische Tests oder Röntgenstrukturuntersuchungen zur Identifikation eines Minerals notwendig. Eine wichtige Analysemethode der Mineralogie ist die Durchleuchtung eines Mineral-Dünnschnitts im Polarisationsmikroskop, wo sich die unterschiedlichen chemischen und strukturellen Eigenschaften des Minerals im optischen Verhalten zeigen. Wichtige Eigenschaften eines Minerals sind:
- die Farbe: Sie wird durch die chemische Zusammensetzung eines Minerals, insbesondere durch kleinere Verunreinigungen oder Fehlordnungen im Gitter, beeinflusst. So lässt sich beispielsweise Zinnober an seiner blutroten Färbung erkennen.
- die Strichfarbe: Sie ist die Farbe des pulverförmigen Minerals, die sich oft von der Färbung seiner Oberfläche unterscheidet. Hämatit lässt sich immer an seiner eisenroten Strichfarbe erkennen. Der Strich wird üblicherweise an einem unglasierten Keramikplättchen geprüft.
- der Glanz: Durch die Art, wie Licht an der Oberfläche eines Kristalls reflektiert oder absorbiert wird, ergibt sich sein Glanz. Beim metallisch glänzenden Bleiglanz ist er sogar namensgebend.
- die Transparenz: Manche Minerale sind für Licht vollkommen durchlässig wie die Bergkristall genannte Quarz-Varietät. Viele metallische Erze wie z.B. der Kupferkies sind dagegen undurchsichtig, was auch als opak bezeichnet werden kann.
- die Dichte: Sie hängt von der chemischen Zusammensetzung und Struktur ab. So lässt sich Zinnober von Realgar durch seine durch den Gehalt an schwerem Quecksilber wesentlich höhere Dichte unterscheiden. Wird die Dichte auf die Dichte von Wasser bezogen, so wird sie relative Dichte genannt und ist dann einheitenlos.
- die Härte: Sie wird durch die Stabilität der chemischen Bindungen im Mineral bestimmt und durch ihre Ritzbeständigkeit ermittelt. Angegeben wird sie in der Mineralogie durch ihren Wert auf der Mohs-Skala, die von eins (sehr weich, Beispiel Talk) bis zehn (sehr hart, Beispiel Diamant) reicht.
- die Spaltbarkeit: Sie beschreibt Kristallebenen, zwischen denen nur schwache Kräfte bestehen und an denen daher der Kristall gespalten werden kann. Beispielsweise hat Kalzit drei Spaltebenen und ist so sehr vollkommen spaltbar. Quarz besitzt dagegen gar keine Spaltebene.
- das Bruchverhalten: Bricht ein Mineral nicht entlang seiner Spaltebenen, treten oft charakteristische Bruchstrukturen auf. Beispiele sind der muschelige Bruch von Dolomit und der faserige Bruch von Kyanit.
- die Lumineszenz: Sie ist ein Sammelbegriff für die verschiedenen Arten des Aufleuchtens einer Substanz unter Einwirkung irgendeiner Strahlung mit Ausnahme der reinen Wärmestrahlung (z. B. Fluoreszenz, Phosphoreszenz).
- der Magnetismus: Das magnetische Verhalten von Mineralen ist verschieden: Es gibt selbst anziehende Minerale (z. B. Magnetit), von Magneten angezogene Minerale (z. B. Magnetkies) und magnetisch neutrale Minerale. Bestimmt wird diese Eigenschaft mittels einer Kompassnadel.
- die Zähigkeit: Fachsprachlich auch Tenazität genannt versteht man darunter bei Mineralen die Sprödigkeit, Dehnbarkeit und Elastizität. Für einzelne Minerale kann die Zähigkeit ein Bestimungsmerkmal sein, ist jedoch meist dem Spezialisten vorbehalten.
- die Flammenfärbung: Einige Elemente verfärben eine Flamme. Diese Eigenschaft wird in der Flammenprobe verwendet, um auf die chemische Zusammensetzung eines Minerals zu schließen. Gasbrenner sind in abgedunkelten Räumen dazu am Besten geeignet.
- die Radioaktivität: Dies ist die Eigenschaft, hochenergetische Strahlung ohne Energiezufuhr auszusenden. Man unterscheidet traditionell drei Arten von Strahlen: Alpha-, Beta- und Gammastrahlen. Die Strahlenmessung erfolgt mit einem so genannten Geigerzähler. Radioaktivität ist auch in niedrigen Dosen potentiell gesundheitsschädlich.
- der Pleochroismus: Bei einigen durchsichtigen Mineralen sind die Farben und Farbtiefen in verschiedenen Richtungen unterschiedlich. Erscheinen zwei Farben nennt man dies Dichroismus, bei drei Farben Trichroismus bzw. Pleochroismus. Die Bezeichnung wird auch als Sammelbezeichnung für beide Arten der Mehrfarbigkeit verwendet.
- die Schmelzbarkeit: Sie beschreibt das Verhalten vor dem Lötrohr, d.h. die Schmelzreaktion.

Gesteinsbildende Minerale

Die meisten Gesteine setzen sich zum Großteil aus einer nur relativ kleinen Anzahl von Mineralen zusammen, den etwa dreißig Gesteinsbildnern, enthalten daneben aber noch kleinere Mengen an selteneren Bestandteilen. So werden mehr als neunzig Prozent der Erdoberfläche von Silikatmineralen wie Olivin, Pyroxen, Amphibol, Feldspat oder Quarz gebildet. Sie finden sich in magmatischen, metamorphen und auch in tonreichen Sedimentgesteinen. Weitere bedeutende Mineralgruppen sind die Karbonate, die ebenfalls in wichtigen Sedimentgesteinen wie beispielsweise Kalkstein enthalten sind und die Oxide, darunter z. B. Hämatit.

Erzlagerstätten

Mineralablagerungen, die zur Metallgewinnung wirtschaftlich abgebaut werden können, bezeichnet man als Erze. Der Begriff ist somit ökonomisch, nicht wissenschaftlich geprägt: Ob eine gegebene Lagerstätte kommerziell ausgebeutet werden kann, hängt von den Abbaukosten und dem Marktwert des enthaltenen Metalls ab - während der Eisenanteil von Mineralablagerungen bei bis zu 50 % liegen muss, um einen finanziellen Gewinn zu erzielen, reichte im Jahr 2003 bei dem wesentlich wertvolleren Platin bereits ein Anteil von 0,00001 % dazu aus. Erzlagerstätten können auf sehr verschiedene Weise entstehen:
- Riesige Ablagerungen von Eisenerz, die so genannten gebänderten Eisenerzformationen, wurden vor 3650 bis 1800 Millionen Jahren in der Zeit des Archaikums und frühen Proterozoikums vermutlich durch den Einfluss von Bakterien als Sedimente abgelagert.
- Durch Verwitterungsprozesse können Minerale aus ihrem ursprünglichen Entstehungsgebiet verbracht werden und sich konzentriert als Sedimente (Seifen) am Grund von Flüssen, Seen oder flacher Meere absetzen. Ein Beispiel sind Ablagerungen von so genanntem Seifengold, das traditionell durch Waschen aus Flusssand gewonnen wird.
- Wenn heißes Grundwasser, das sich in der Tiefe beim Kontakt mit magmatischer Schmelze mit Mineralen angereichert hat, durch Risse und Spalten zur Oberfläche vordringt, lagern sich mit sinkender Temperatur und sich veränderndem pH-Wert im umgebenden Gestein nacheinander verschiedene Mineralformationen ab, die auf diese Weise die so genannten Hydrothermaladern bilden.
- Auf ähnliche Weise, nur oberirdisch, entstehen Erze, wenn das mineralreiche Wasser an Thermalquellen zu Tage tritt.

Verwendung

Minerale als Schmuck

pH-Wert Seltene Minerale, die aufgrund ihrer Härte, Färbung oder ihres Glanzes als schön empfunden werden und deshalb als Schmuck dienen, sind als Schmucksteine, umgangssprachlich auch als Halbedelsteine bekannt. Mit ihnen befasst sich wissenschaftlich die Gemmologie. Die wertvollsten Schmucksteine wie zum Beispiel Diamant, Rubin, Smaragd oder Saphir heißen auch Edelsteine. (Unter diesen Begriff fallen allerdings auch Nicht-Minerale wie Bernstein.) Aufgrund ihres hohen Preises werden Edelsteine heute teilweise synthetisch hergestellt. Um die durch Farbe und Glanz beeinflusste Schönheit eines Schmucksteins zur Geltung zu bringen, muss er geschliffen und poliert werden. Dazu existieren zahlreiche verschiedene Schliffformen: Durchsichtige oder durchscheinende Varietäten werden in der Regel mit Facettenschliffen versehen, bei denen meist in festen Winkelbeziehungen zueinanderstehende Flächen, die so genannten Facetten, die Lichtreflexion maximieren. Undurchsichtige Minerale erhalten hingegen glatte, einflächige Schliffe. Der Asterismuseffekt eines Sternsaphirs beispielsweise lässt sich nur durch den so genannten Cabochonschliff erzielen. Das Feuer eines im Brillantschliff geschliffenen Diamanten hängt in der Hauptsache von der Einhaltung bestimmter Winkelverhältnisse der einzelnen Facetten sowie von seinen Proportionen ab.

Minerale als Reinigungsmittel

Das gemahlene Tonmineral Lavaerde aus dem marokkanischen Atlasgebirge wird bereits seit der Antike als Körper- und Haarreinigungsmittel verwendet.

Minerale als Reaktionspartner und Reaktionsprodukte

Die Mineralogie hat entscheidend zum besseren Verständnis von Reaktionsabläufen beigetragen. Dies gilt vor allem für die chemischen und mikrobiellen Reaktionen im Wasserkreislauf, bei der Trinkwasseraufbereitung und bei der Korrosion. Im Wasserkreislauf kommt das Wasser mit zahlreichen Mineralen in Kontakt. Als Reaktionspartner spielen vor allem Kalzit, Pyrit und Tonminerale eine größere Rolle: Ersteres ist Reaktionspartner bei der Neutralisation von Säuren einschließlich Kohlensäure unter Bildung von Wasserhärte, zweiteres wirkt als Reduktionsmittel bei der Elimination von Nitrat (Denitrifikation), während Tonminerale Neutralisationsreaktionen bei niedrigen pH-Werten und Ionenaustauschreaktionen bewirken können. Bei der Trinkwasseraufbereitung entstehen als Reaktionsprodukt bei der Elimination von Eisen(II)- und Manganionen Goethit und δ-MnO₂, Kalzit kann bei Enthärtungsreaktionen (Entkarbonisierung) gebildet werden. Bei der Abwasserbehandlung können bei ausreichend hohen Phosphatkonzentrationen in den Abwasserbehandlungsanlagen wasserklare Kristalle von Struvit, einem Ammonium-Magnesiumphosphat, entstehen. Diese können den Querschnitt von Leitungen verengen. Bei der Korrosion von Stahl und Gusseisen im Kontakt mit Wasser können je nach Wasserbeschaffenheit Goethit, Magnetit und Lepidokrokit, bei höherer Karbonathärte auch Siderit, in phosphathaltigen Wässern Vivianit, in sulfathaltigen WässernTroilit und in schwefelwasserstoffhaltigen Wässern Greigit gebildet werden. Aus Kupfer kann sich dagegen Cuprit, Malachit oder Azurit bilden, während aus Blei hauptsächlich Hydrocerussit entsteht.

Biomineralisation

Mineralbildungen spielen auch in der belebten Natur eine wichtige Rolle. Weil die entstehenden Produkte manchmal sehr gut, oft aber nur schlecht oder gar nicht kristallisiert sind, werden einige anorganische Komponenten mit ihrer chemischen Bezeichnung aufgeführt; der Mineralname ist gegebenenfalls in Klammern hinzugefügt.
- Calciumcarbonat ist in Form von Kalzit oder Aragonit in der belebten Natur ein Vielzweck-Werkstoff und dient als mineralische Komponente von Eier- oder Muschelschalen. Auch einige Mikroorganismen wie die Kammerlinge (Foraminifera) bilden kalkhaltige Schalen.
- Calciumfluorid (Fluorit) ist Hauptkomponente des Zahnschmelzes von Säugetieren.
- Calciumphosphat (Hydroxylapatit) ist die anorganische Komponente von Knochen.
- Magnetit dient Lebewesen als Kompass zur Orientierung im Erdmagnetfeld. Dies hat man zunächst bei magnetotaktischen Bakterien festgestellt. Auch bei Insekten, Weichtieren, Vögeln und Fischen hat man jedoch inzwischen Magnetit nachgewiesen.
- Siliziumdioxid wird in amorpher Form als Gerüstsubstanz in Pflanzen eingebaut; Kieselalgen bauen aus dieser Substanz ihr Kieselskelett.

Minerale in der Esoterik

Vielen Mineralen wird in der Esoterik eine Bedeutung als Heilstein zugesprochen.

Systematik der Minerale

Minerale können beispielsweise nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert werden: Gediegene Elemente: Gediegene Elemente sind Minerale, die nur aus einem einzigen chemischen Element gebildet werden. Hierzu zählen etwa zwanzig Minerale, davon zehn geologisch signifikant.
- Beispiele: Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Eisen (Fe), Schwefel (S), Graphit (C), Diamant (C) Sulfide: Sulfide bestehen aus einer Verbindung von Schwefel mit Metallen oder Halbmetallen. Zu den Sulfiden zählen etwa 600 Mineralien. Mineralogisch rechnet man auch die selenhaltigen Selenide und die tellurhaltigen Telluride zu dieser Gruppe.
- Beispiele: Bleiglanz (PbS), Pyrit (FeS₂), Zinkblende (ZnS), Zinnober (HgS) Halogenide: Die etwa 140 Halogenide bestehen aus einer Verbindung von Fluor, Chlor, Brom oder Iod mit Kationen wie Natrium oder Kalzium.
- Beispiele: Fluorit (CaF₂), Steinsalz (NaCl) Oxide und Hydroxide: Aus der Verbindung von Metallen oder Nichtmetallen mit Sauerstoff oder Hydroxylgruppen (OH^- -Gruppen) entstehen die etwa 400 Oxide bzw. Hydroxide (auch Oxyde genannt).
- Beispiele: Spinell (MgAl₂O₄), Hämatit (Fe₂O₃), Magnetit (Fe₃O₄), Korund (Al₂O₃), Pechblende (UO₂), Goethit (FeO(OH)) Karbonate: Die mehr als 200 Karbonate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [ CO₃]^2-.
- Beispiele: Dolomit (CaMg(CO₃)₂), Kalzit (CaCO₃), Malachit (Cu₂CO₃(OH)₂) Phosphate, Arsenate, Vanadate: Phosphate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [ PO₄]^3-. Hier werden meist auch Arsenate und Vanadate [VO₄]^3- eingeordnet. Die Gruppe umfasst etwa 400 Mineralien.
- Beispiele: Apatit (Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)), Türkis (CuAl₆(PO₄)₄(OH)₈ · 5H₂O), Carnotit (K₂(UO₂)₂(VO₄)₂ · 3H₂·) Nitrate: Nitrate sind leicht lösliche Salze mit dem Anionenkomplex [ NO₃]^-, der meist mit Natrium oder Kalium verbunden ist. Sulfate: Die etwa 300 Sulfate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [ SO₄]^2-. Hierher sortiert man auch die Chromate.
- Beispiele: Anhydrit (CaSO₄), Gips (CaSO₄ · H₂O) Molybdate und Wolframate: Die eng verwandten Molybdate und Wolframate sind Verbindungen eines Metalls mit dem Anionenkomplex [MoO₄]^2- bzw. [WO₄]^2-.
- Beispiele: Wulfenit (PbMoO₄), Wolframit ((Fe,Mn)WO₄) Borate: Zu den etwa 125 Boraten zählen jene Minerale, die den Boratkomplex [BO₃]^3- enthalten.
- Beispiel: Borax (Na₂B₄O₅(OH)₄ · 8 H₂O), Sassolin (H₃BO₃) Silikate: Die Silikate sind etwa 500 Verbindungen, in denen der [ SiO₄]^4--Tetraeder einen wesentlichen Baustein darstellt.
- Beispiele: Olivin ((Mg, Fe)₂SiO₄), Zirkon (ZrSiO₄), Andalusit (Al₂SiO₅), Topas (Al₂SiO₄(OH,F)₂), Beryll (Be₃Al₂Si₆O₁₈), Quarz (SiO₂) Organische Minerale: Hierzu zählen Salze der Mellithsäure und der Oxalsäure.
- Beispiele: Bernstein, Honigstein, Kleesalz Eine Übersicht über alle Mineralartikel findet sich in der Liste von Mineralen; die verwandte Liste der Gesteine deckt Artikel zu individuellen Gesteinen ab.

Literatur

- Deer, W.A., Howie, R.A., und Zussman, J.: Orthosilicates, Band 1 aus: Rock-forming minerals. Longman, London, 2. Ausgabe, 1982.
- Rösler, H. J.: Lehrbuch der Mineralogie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1991 ISBN 3342002883
- Kleber, W.: Einführung in die Kristallographie, Oldenbourg, 18. bearb. Aufl. 1998, ISBN 3486273191
- Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie, Nebel Verlag, ISBN 3-89555-076-0

Weblinks

- [http://www.mineralienatlas.de Deutscher Mineralienatlas]
- [http://www.petrefaktum.de/ PETREFAKTUM] - Erdgeschichte Fossilien Mineralien -
- [http://www.minlex.de Mineralienlexikon]
- [http://web2.donzampano.com MinMax Mineralien-Information-System]
- [http://home.arcor.de/geologie-mineralogie/mineralogie-einf.htm#spalt Mineralogie&Geologie]
- [http://www.mindat.org mindat.org - The Mineral Database] - nur englisch, riesige Datenbank mit viel Input der Benutzer
- [http://www.mineralien-sammeln.de/ Datenbank mit Kenndaten der 380 häufigsten Mineralien]
- [http://www.johnbetts-fineminerals.com/jhbnyc/bestgall.htm John Betts Fine Minerals (englisch) - Mineraliengalerie] Kategorie:Mineralogie Kategorie:Bergbau ja:鉱物 simple:Mineral th:แร่

Kohle

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes Sedimentgestein, das durch Carbonisierung von Pflanzenresten (Inkohlung) entstand und zu mehr als 50 Prozent des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des Volumens aus Kohlenstoff besteht. Es wird auch "Schwarzes Gold" genannt. Kohle ist ein Energieträger und wird vom Menschen als fossiler Brennstoff verwendet.

Entstehung

Das Ausgangsmaterial von Kohle ist hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs wie beispielsweise Farnen (Baumfarne). Beim Absterben versanken diese Pflanzen im Sumpf. Unter diesen Bedingungen kommt kein Sauerstoff an die Pflanzen und es kann keine Zersetzung durch aerobe Bakterien stattfinden. Es entstand Torf. Bei Meereseinbrüchen wurden diese Sümpfe mit Sedimenten bedeckt. Unter dem wachsenden Druck und erhöhter Temperatur begann der Prozess der Inkohlung. Der Druck presste das Wasser aus dem Torf und es entstand zuerst Braunkohle (der geringe Druck presste nur wenig Wasser aus der Kohle), mit mehr Überlagerungen steigerte sich jedoch der Druck, immer mehr Wasser wurde aus der Kohle heraus gepresst und nach und nach wurde aus der Braunkohle Steinkohle und mit nochmals mehr Druck Anthrazit. Die Qualität der Kohle tief unter der Erde ist besser, weil hier, bedingt durch den hohen Druck der Überlagerungen, der Wassergehalt niedriger ist als an der Oberfläche. Insbesondere während des Karbons (vor etwa 280 bis 345 Millionen Jahren) entstanden mächtige Kohlelagerstätten, die heute zu den weltweit wichtigsten Energielieferanten zählen.

Verwendungszweck

Kohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen. Dabei entstehen Kohlendioxid, Wasserdampf und andere Gase wie Schwefeldioxid. Um elektrische Energie zu erzeugen, wird mittels der Wärme Wasserdampf erzeugt, der wiederum Turbinen antreibt. Um zu vergleichen, welche Energiemenge mit welcher Kohle gewonnen werden kann, bedient man sich meist der Steinkohleeinheit. Ungefähr 50% des derzeitigen Strombedarfes in Deutschland wird durch Kohle gedeckt, Steinkohle und Braunkohle sind dabei in etwa gleich stark vertreten. Die derzeit bekannten Lagerstätten, die mit der heutigen Technologie erschlossen werden können, reichen für mindestens 300 Jahre. Moderne Kohlekraftwerke setzen eine Vielzahl von Techniken ein, um die Schädlichkeit der Abfallprodukte zu beschränken und gleichzeitig die Effizienz des Verbrennungsprozesses zu steigern. In einigen Ländern sind diese Techniken allerdings nicht weit verbreitet, zumal sie die Investitionskosten des Kraftwerks erhöhen. Ein nicht unbeträchtlicher Teil der Kohle wird nach ihrer Verkokung (siehe auch Koks) zur Reduktion von Erzen, hauptsächlich Eisenerz, in Hochöfen verwendet. Ab dem 19. Jahrhundert fand die Kohle auch Verwendung zur Herstellung von Stadtgas, welches für die Straßenbeleuchtung und das Kochen sowie Heizen verwendet wurde. In Gaswerken gewann man das Stadtgas durch die Trockendestillation aus der Kohle - ein Nebenprodukt war der Koks. Im 20. Jahrhundert wurde das Stadtgas weitgehend durch das Erdgas ersetzt. Im 18. Jahrhundert wurde Braunkohle unter dem Namen Umber oder Cöllnische Erde als Farbpigment verwendet.

Umweltproblematik

Umber Bei der Verfeuerung von Kohle entsteht sehr viel klimaschädliches CO₂. Insbesondere Braunkohlekraftwerke mit ihrem vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad stoßen sehr viel davon aus. Die CO₂-Freisetzung ist prinzipbedingt und kann nicht verhindert werden, sondern nur durch einen besseren Wirkungsgrad der Kraftwerke und dadurch geringeren Kohleverbrauch in Maßen reduziert werden. Das Schwefeldioxid, das vor allem bei der Verbrennung von Braunkohle entsteht, ist mitverantwortlich für den Sauren Regen. Bei modernen Stein- und Braunkohlenkraftwerken werden die Abgase in Rauchgasentschwefelungsanlagen (siehe auch REA, REA-Gips) von Schwefeldioxid, durch katalytische (SCR) oder nichtkatalytische (SNCR) Entstickung von Stickoxiden und in elektrischen Abscheidern von Staub gereinigt. Bei der Gewinnung von Braunkohle im Tagebau können ähnlich wie bei weiten, trockenen Äckern in der Landwirtschaft große Staubmengen entstehen. Daher ist der Einsatz von effizienter Staubbekämpfungstechnik unerlässlich. Außerdem gibt es einen immensen Flächenverbrauch. Um Lagerstätten möglichst vollständig hereingewinnen zu können, werden bisweilen sogar ganze Dörfer verlegt. Ein weiterer Aspekt ist die Absenkung des Grundwasserspiegels auf ein Niveau unterhalb der tiefsten Fördersohle im Braunkohlentagebau. Dies geschieht mit Tauchpumpen in extra dafür geschaffenen Brunnen. Eine Absenkung des Grundwasserspiegels kann negative Auswirkungen auf die Flora haben, da obere Bodenschichten trockenfallen können. Auch führt die Absenkung zu einem Trockenfallen nahegelegener Brunnen, die ihr Wasser aus dem betroffenen Grundwasserleiter beziehen.

Unterteilungen

Grundwasserleiter

Braunkohle

Braunkohle ist die minderwertige Kohle und wird fast ausschließlich als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt. Sie ist bräunlich-schwarz und hat einen hohen Feuchtigkeitsanteil, teilweise bis zu 50 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei 65-70 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 3%. Sie wird vor allem im Tagebau abgebaut.
- Abbaustätten In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere, die Niederrheinische Bucht, das Mitteldeutsche (siehe auch: Mitteldeutsche Straße der Braunkohle) und das Lausitzer Revier Bitterfeld Revier/Mitteldeutscher Revier((Halle-Leipzig-Bitterfeld)) Entstehungszeit der Braunkohle ist das Tertiär. Wie bei der Steinkohle spielt auch hier das Holz abgestorbener Bäume eine Rolle, welches unter Druck und Luftabschluss den Prozess der Inkohlung durchlief. Jedoch ist Braunkohle in einem jüngeren Erdzeitalter entstanden, deswegen unterscheidet sie sich qualitativ von der Steinkohle zum Beispiel durch einen höheren Schwefelgehalt und einer groben, lockeren und porösen Grundmasse, in der auch große Einschlüsse (mitunter ganze Baumstämme) zu finden sind. Bei der Braunkohle unterscheidet man die Glanzbraunkohle, Mattbraunkohle und die Weichbraunkohle. Die Sorten mit einem hohen Anteil flüchtiger Bestandteile lassen sich in einer Kokerei zu Koks verarbeiten. Je nach Stärke des Verfahrens erhält man Schwel- oder Grudekoks Huflattich ist laut des Heilpflanzenbuches von Gerhard Madaus von 1938 die einzige Pflanze, die problemlos auf reiner Braunkohle gedeihen kann. Bei der Braunkohlenverfeuerung fällt als Nebenprodukt Braunkohlenflugasche an. Siehe auch: Liste deutscher Tagebaue für eine Auflistung der deutschen Gebiete, in denen Braunkohle gefördert wird.

Steinkohle

Steinkohle ist ein Sammelbegriff für höherwertige Kohlen. Entstehungszeit der Steinkohle ist das Karbon. Entstanden ist sie aus großen Urwaldbeständen, die im Prozess des Absterbens große Mengen Biomasse anhäuften, ähnlich wie in einem Torfmoor zur heutigen Zeit. Diese Ablagerungen wurden teilweise in regelmäßigen Abständen (deswegen gibt es im Steinkohlebergbau meist mehrere Flöze) durch andere Sedimente wie Tone und Sand/Sandsteine abgedeckt. Dadurch wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss und hohen Drücken und Temperaturen solange verdichtet und umgewandelt, bis ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche entstand. Diesen Prozess nennt man Inkohlung. Steinkohle zeichnet sich durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in welcher mitunter Einschlüsse und Abdrücke prähistorischer Pflanzen zu finden sind.
- Abbau- / Lagerstätten: Ruhrgebiet Aachener Steinkohlenrevier Saarland Ibbenbüren (Antrazitkohle) Der Abbau von Steinkohle erfolgt in Deutschland in Tiefen (Teufe) von ca. 800-1750m. In den USA z.B. kann Steinkohle im Tagebau in Tiefen von 0-70m gewonnen werden. Daher ist diese Kohle in der Produktion viel billiger und kommt auch in Deutschen Kraftwerken häufiger zum Einsatz als heimische Kohle. Damit in Deutschland nicht ausschließlich Kohle aus dem Ausland verstromt wird, existiert die Steinkohlesubvention. Ruhrkohlen werden nach dem Gehalt an Flüchtigen Bestandteilen (F.B.), bezogen auf die wasser- und aschefreie Kohle (abgekürzt: waf), in folgende Kohlenarten eingeteilt: Gasflammkohlen [> 35 % F.B. (waf)], Gaskohlen [35 - 30 % F.B. (waf)], Fettkohlen [30 - 20 % F.B. (waf)], Esskohlen [20 - 14 % F.B. (waf)], Magerkohlen [14 - 10 % F.B. (waf)], Anthrazit [< 10 % F.B. (waf)].

Fettkohle

Fettkohle ist eine dichte Kohle, für gewöhnlich schwarz, manchmal dunkelbraun, oft mit gut erkennbaren hellen und matten Streifen und wird überwiegend als Brennstoff in der Energieerzeugung genutzt. Ein großer Teil wird auch zur Erzeugung von Wärme in der Industrie oder zur Gewinnung von Koks eingesetzt. Fettkohle ist die häufigste Kohlenart im Ruhrgebiet. Ihr Feuchtigkeitsgehalt liegt für gewöhnlich unter 20 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei ~88 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 1%. Ein weiteres Kennzeichen der Fettkohle ist ihr hoher Anteil an flüchtigen Bestandteilen. Deshalb verbrennt Fettkohle mit einer langen, leuchtenden und stark rußenden Flamme.

Anthrazitkohle

Am anderen Spektrum der Kohlensorten hinsichtlich des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen befindet sich der Anthrazit als die höchstwertige Kohlesorte. Er wird überwiegend zur privaten und gewerblichen Raumheizung genutzt. Diese Kohlensorte besitzt eine ungewöhnlich große Härte. Der Feuchtigkeitsgehalt von frisch abgebautem Anthrazit ist gewöhnlich unter 15 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt über 91 % in der wasser- und aschefreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 1%. Im Anthrazit sind nur geringe flüchtige Bestandteile gebunden. Deshalb verbrennt diese Kohleart mit einer sehr kurzen und heißen Flamme von bläulicher Farbe. Ruß und sichtbare Rauchgase entstehen nur wenig bei diesem Brennstoff. Die Farbe von Anthrazit ist ein metallisch glänzendes dunkles Grau, woher dieser Brennstoff auch seinen Namen hat (Anthrazit griech. Glanzkohle).

Koks

Der Koks ist ein fester, kohlenstoffhaltiger Rückstand, der aus asch- und schwefelarmer Fettkohle gewonnen wird. Dabei werden in Kokereien ihre flüchtigen Bestandteile entfernt, indem sie in einem Ofen unter Luftausschluss bei mehr als 1400 °C erhitzt wird, so dass der feste Kohlenstoff und die verbleibende Asche verschmelzen. Dieser Prozess, die Verkokung, gehört zu den Verfahren der Kohleveredelung. Koks brennt mit einer nahezu unsichtbaren blauen Flamme. Es entstehen dabei keinerlei Ruß oder sichtbares Rauchgas. Koks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Eisenproduktion in Hochöfen eingesetzt. Er hat eine stumpf-graue Farbe und ist dabei hart und porös. Bei der Koks-Herstellung fällt als Nebenprodukt Steinkohlenteer an. Weitere Formen der Steinkohle sind in der Reihenfolge abnehmender flüchtiger Bestandteile Gaskohle, Gasflammkohle, Flammkohle, Esskohle, Magerkohle und als Sonderform Faulschlammkohle. Kohle wurde bis 1963 insbesondere in England in Chaldron gemessen.

Öl aus Kohle

Steinkohle ist auch zur Erzeugung von unkonventionellem Erdöl geeignet. Wenn die Erdölreserven knapp werden, kann auf dieses Verfahren zurückgegriffen werden.

Siehe auch

- Kohle/Tabellen und Grafiken

Weblinks

- http://www.gvst.de
- http://www.lausitzer-bergbau.de
- [http://www.bergschaeden.info Bergbaureviere in Deutschland]
- [http://www.steinkohle-portal.de Steinkohleportal]
- [http://www.deutsche-steinkohle.de Steinkohlen-Bergbau in Deutschland]
- [http://www.getec.info Braunkohle, Braunkohlenstaub]
- [http://www.energie-fakten.de/wirkungsgrade.html Wie haben sich die Wirkungsgrade der Kohlekraftwerke entwickelt und was ist künftig zu erwarten?]
- [http://www.wiener-gasometer.at/de/technik/gas/index.html Gewinnung von Stadtgas aus Kohle, Trockendestillation von Kohle]
- [http://www.wisoveg.de/rheinbraun/norsdsued.html Die rheinische Braunkohle] Kategorie:Gestein Kategorie:Brennstoff Kategorie:Stoffgemisch Kategorie:Bergbau ja:石炭

Gold

Gold (von indogermanisch ghel: glänzend, (gelb) ) ist ein chemisches Element und ein so genanntes Edelmetall, das chemische Kürzel Au für Gold ist auf die lateinische Bezeichnung Aurum zurückzuführen. Gold besteht aus nur einem stabilen Isotop. Das Schwermetall ist weich wie Zinn und von bemerkenswerter Farbigkeit. Es wird von Säuren im Allgemeinen nicht angegriffen; eine Ausnahme bildet das Säuregemisch „Königswasser“, eine Mischung aus Salzsäure und Salpetersäure. In wässrigen Cyanidlösungen ist Gold leicht unter Aufnahme von Sauerstoff als Komplexverbindung löslich. In sauren hydrothermalen Lösungen ist Gold relativ gut physikalisch löslich. Des Weiteren löst es sich leicht in vielen Metallen zu Legierungen. Einige der ungewöhnlichen Eigenschaften wie die goldgelbe Farbe und hohe Duktilität, lassen sich nach neueren Berechnungen am besten mit dem relativistischen Effekt erklären. Gold wird seit Jahrtausenden für Schmuck und in Form von Goldmünzen als Zahlungsmittel verwendet. Es gehört zu den Münzmetallen.

Goldsynthese

Gold entsteht bei Kernverschmelzungsprozessen in Supernovae. Die seit Mitte des 20. Jahrhunderts von Menschenhand initiierten Kernverschmelzungs- und -spaltungsprozesse bestätigen die Machbarkeit des langgehegten Traumes der Alchimisten. Die Ausführung der Goldsynthese ist jedoch in Anbetracht der Ausbeute und Kosten vollkommen unwirtschaftlich. So bezeichnet die Gewinnung von Gold eigentlich das Konzentrieren der natürlichen Vorkommen.

Gold als Mineral

Gold kommt in der Natur als gediegenes Mineral vor. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem, hat eine Härte von 2,5 bis 3, eine sattgelbe Farbe, die entsprechend als "goldgelb" bekannt ist, und ebensolche Strichfarbe. In feiner Verteilung ist es je nach Korngröße gelblich, ockerbraun bis purpurviolett und wird dann als Goldpurpur bezeichnet. Mit zunehmender Temperatur verliert Feingold an Farbintensität und ist hellgelb glühend, bevor es schmilzt. Das geschmolzene Metall ist zitronengelb, leicht grünlich und erhält seine intensive gelborange Farbe erst wieder, wenn es vollständig abgekühlt ist. Beimengungen von Kupfer lassen es rosa oder rötlich erscheinen, senken die Schmelztemperatur und steigern zugleich Härte, Festigkeit und Polierbarkeit beträchtlich. Steigende Silberanteile verändern die Farbe des reinen Goldes über hellgelb nach hellgrün und schließlich zu weiß; Schmelztemperatur und Härte verändern sich dabei nur sehr wenig. Die meisten Metalle, so auch die bekannten Platinmetalle, Quecksilber und die Eisenmetalle führen als Beimischungen dagegen in steigenden Anteilen zu einer Entfärbung in Form einer eher schmutziggelbgrauen bis grauweißen Legierung. Zugleich tragen sie aber auch zu einer erheblich größeren Härte und Festigkeit bei. Da Gold ein relativ reaktionsträges Element ist, behält es gewöhnlich seinen Glanz und Farbe und ist daher in der Natur leicht zu erkennen. Es wird manchmal mit Quarz vergesellschaftet in Hydrothermaladern gefunden, zuweilen auch zusammen mit Kupfererzen. Verwitterung und Erosion goldhaltiger Gesteine führen oft zur Ablagerung des relativ schweren Metalls am Boden fließender Gewässer. Dies kann zu relativ ausgedehnten Lagerstätten führen, die aus jedem geologischen Zeitalter stammen können. Der Bestandteil an der Erdkruste ist mit etwa 0,01 ppm (entsprechend 0,000001 Prozent) extrem gering. Aufgrund des hohen Preises, der für echtes Gold gezahlt wird, lohnt sich die Ausbeutung jedoch schon bei relativ niedrigem Goldgehalt.

Vorkommen

Die Vorkommen sind über die ganze Welt verstreut; circa 40 Prozent des heute bergmännisch geförderten Golderzes kommen aus den USA, Südafrika und Australien. Bisher wurden etwa 2/3 der bekannten Goldvorräte ausgebeutet. Die jährliche Förderung beträgt heute etwa 2300 Tonnen, etwa hundertmal mehr als im letzten Jahrhundert. Dies ist insbesondere auf die Verbesserung der Fördertechnik zurückzuführen, die wiederum durch die große Nachfrage nach Gold getrieben wurde. Inzwischen lohnt sich der Abbau von Gestein, das nur ein Gramm Gold pro Tonne Gestein enthält. So wurden auch alte Abraumhalden mittels neuer verfeinerter Goldgewinnungsmethoden nochmals ausgebeutet. Bedeutende Goldmengen fallen bei der Raffination anderer Metalle, wie Kupfer, Nickel oder der anderen Edelmetalle an, so dass unter Umständen erst diese "Verunreinigungen" ein Vorkommen interessant machen. In kleinen Mengen kommt Gold auch in Deutschland vor. So kann man zum Beispiel in Theuern im Thüringer Wald noch heute Gold waschen. Auch auf den Geröllbänken des Hoch- und Oberrheines wie beispielsweise bei Istein finden sich geringe Mengen, insbesondere Flitter. Deutschlands größte Goldlagerstätte mit historischem Goldbergwerk befindet sich im nordhessischen Korbach. Des weiteren sind in den Klärschlämmen der Städte bemerkenswerte Goldspuren enthalten, die von der Nutzung, Verarbeitung und Verschleiß von Goldlegierungen, (Abrieb von Zahnfüllungen, Schmuckkettenglieder, Verlust, etc.) stammen. Klärschlämmen In Europa sind die rumänischen Golderzvorkommen heute von wirtschaftlicher Bedeutung. Fast alle europäischen Flüsse führen Spuren von Gold mit sich. Die größte verfügbare Goldreserve ist jedoch das Salzwasser der Ozeane, worin es in geringsten Konzentrationen als Chlorid-Komplex gelöst ist. Dieses gigantische Volumen im Kubikkilometer-Maßstab stellt eine nicht uninteressante Größe dar und übertrifft das bisher bergmännisch geförderte Gold bei weitem. Nach dem ersten Weltkrieg versuchten einige deutsche Forscher, dieses Gold unter anderem durch elektrolytische Verfahren zu gewinnen. Wegen Unwirtschaftlichkeit wurden diese Versuche allerdings eingestellt. Nicht zu vergessen ist eine wichtige Quelle des Edelmetalls die Wiederverwendung aus alten edelmetallhaltigen Materialien, wie Elektronikschrott, Galvanikschlämmen, Pigmenten, Filterstäuben, Schlacken, Dental- und Schmuckverarbeitungsabfälle. Das Angebot an Gold unterliegt starken Schwankungen, zum Beispiel ist die Balance von Angebot und Nachfrage auch durch spekulative Erscheinungen ständig in Bewegung. Auf internationale Entwicklungen zum Beispiel die Öffnung des Ostblocks, kriegerische Spannungen, aktuell die wirtschaftliche Entwicklung Asiens oder Änderung der Währungsparitäten zueinander, reagiert das Goldangebot/Nachfrage-Verhältnis dynamisch, zum Teil mit erheblichen Preisveränderungen.

Verwendung

Asien Gold dient in Form von Goldmünzen und Barrengold als internationales Zahlungsmittel und wird von vielen Zentralbanken der Welt eingelagert, auch wenn heute die Stabilität einer Währung nicht mehr auf der Deckung durch Goldreserven beruht. Eine natürliche Anwendung findet Gold darüberhinaus in der Schmuckindustrie, die es zu Ringen, Ketten, Armbändern und anderem Schmuck verarbeitet. Der Edelmetallgehalt wird durch die Repunze beglaubigt. Wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und ästhetischen Qualitäten wird es in der Zahnheilkunde als Füll- oder Ersatzmaterial für kariöse Zähne eingesetzt. Auch die Elektronikindustrie setzt Gold aufgrund der Zuverlässigkeit der Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und guten Verarbeitbarkeit ein: So werden Verbindungsdrähtchen zwischen Chips und ihren Gehäusebeinchen aus hochraffiniertem Feingold gefertigt, wobei sich beispielsweise ein Gramm des Edelmetalls problemlos zu einem Drähtchen von mehr als drei Kilometer Länge ausziehen lässt. Goldfolie, auch Blattgold genannt, wird seit der Antike verwendet. Hergestellt aus hochgoldhaltigen Legierungen, wird es dünner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes gewalzt und geschlagen. Im Auflicht glänzt es goldgelb, im Gegenlicht scheint grünlich-blau die Lichtquelle durch und bildet auch das Schlagmuster des Metalls ab, weshalb es auch meistens auf einer entsprechend präparierten Unterlage aufgetragen wird. Verwendet wird es, um nichtmetallischen Gegenständen, hier Bilderrahmen, Büchern (Goldschnitt), Mobiliar, Figuren, Architekturelementen, Stuck, Ikonen etc., das Aussehen von echtem Gold zu verpassen. Gold reflektiert infrarote, rote und gelbe Wellenlängen des Lichts bedeutend besser als die energiereicheren blauen blauvioletten und ultravioletten Lichtstrahlen; deshalb werden wärmereflektierende Beschichtungen, Gläser, Optiken und Spiegel damit bedampft. Im Speisenbereich dient es in Form von Blattgold und Blattgoldflocken als Lebensmittelfarbe E 175 zum Vergolden von Speisen, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren und zur Verzierung von Pralinen, und in Getränken, zum Beispiel Goldwasser. Metallisches Gold gilt als ungiftig. Goldwasser Goldverbindungen können zum Teil sehr giftig wirken. Die farblosen Goldcyanide und die zitronengelbe Tetrachlorogoldsäure zählen dazu. Einige Goldsalze werden heilend zur Rheumatherapie eingesetzt. Goldinjektionen wurden früher gegen Rheuma verabreicht; in neuerer Zeit jedoch verdrängen preigünstigere Medikamente eine Behandlung mit Gold. Allerdings hat med. Gold nebenwirkungen - es schädigt die Leber, das Blut und die Nieren, bei unsachgemäßer, bzw. nicht ärztlich-kontrollierter Einnahme. Dekorativ findet Gold vielfältige Anwendungen, zum Beispiel in galvanischen Beschichtungen von Metallen und Kunststoffen. Auf Porzellanglasuren, Zahnersatzkeramiken und Glas lassen sich Goldpigmente einbrennen. Historisch war die Feuervergoldung von Metallen mit Hilfe der Gold-Quecksilber-Legierungen, so genannter Amalgame, nachweislich schon in der Antike die einzig brauchbare Methode, um dauerhafte Vergoldungen auf Silber, Bronze, oder anderen Unedelmetallen herzustellen. Diese Methode scheidet heute aufgrund der starken Giftwirkung der Quecksilberdämpfe aus. Die Feuervergoldung ist mittlerweile auf Grund gesetzlicher Bestimmungen zum Umwelt- und Gesundheitsschutz auch zur Restaurierung verboten. Mit der Entwicklung galvanischer Vergoldungsbäder im späten 19. Jahrhundert und 20. Jahrhundert wurde dieser Bereich in den Möglichkeiten qualitativ erweitert und ersetzt. Goldpigmente wurden historisch in der Glasherstellung seit dem 16. Jahrhundert eingesetzt (Goldrubinglas), sind allerdings heute weitgehend durch preiswertere Verfahren ersetzt.

Geschichte

galvanischer galvanischer Gold zählt zu den ersten Metallen, die von Menschen verarbeitet wurden. Dies liegt einerseits daran, dass Gold die auffallende gelbe Farbe zeigt, sehr oft gediegen, also als Element in der Natur vorkommt und nicht erst aus Erzen chemisch isoliert werden muss. Außerdem lässt sich Gold sehr gut mechanisch bearbeiten. Die leichte Legierbarkeit mit vielen Metallen, die moderaten Schmelztemperaturen und die günstigen Eigenschaften der Legierungen machten Gold als Werkstoff sehr attraktiv. Aufgrund seiner Farbigkeit, der Korrosionsbeständigkeit, der der Beständigkeit des Glanzes zugrunde liegt, und Seltenheit und auffallender Schwere, wurde es in vielen Kulturen vor allem für rituelle Gegenstände verwendet. Die Goldgewinnung begann vermutlich in der Kupferzeit. In Mitteleuropa lassen sich goldene Gegenstände seit dem Zweitem Jahrtausend vor Christus nachweisen. Es wurde etwa im Goldenen Hut von Schifferstadt oder der Himmelsscheibe von Nebra verarbeitet. Seit alters her war Gold in Europa, Asien und Afrika sehr begehrt. Die Fahrt der Argonauten zum Goldenen Vlies nach Kolchis stellt die wohl früheste dokumentierte weite Seefahrt der Griechen dar. Das Alte Testament spricht vom Goldenen Kalb, das sich die Israeliten als Götzenbild herstellten, während Moses die Zehn Gebote empfing, und vom Goldland Ophir. Die Gier nach Gold wurde zum Grund für Kriege und Eroberungszüge. Die Ägypter beuteten Vorkommen in Oberägypten und Nubien aus. Die Römer ihrerseits nutzten Fundstätten in Kleinasien, Spanien, Rumänien und Germanien. Der Traum der Alchemisten des Mittelalters war die Herstellung von Gold. Auch in Südamerika und Mesoamerika begannen die Menschen schon früh mit der Goldgewinnung und Goldverarbeitung. So verfügten beispielsweise die Mochica in Peru bereits Anfang des 1. Jahrtausends über eine hochentwickelte Kultur der Goldverarbeitung, die die Legierungsbildung (Tumbago und Vergoldung) einschloss. Für rituelle Zwecke wurden Gegenstände von mehreren Kilogramm Gold hergestellt. Die ersten Goldfunde in Mittel- und Südamerika lockten nach den Fahrten von Christoph Kolumbus europäische, insbesondere spanische Eroberer an, die die indigenen Kulturen zerstörten und das Gold in Galeonen nach Europa schafften. Spanien wurde so vorübergehend zur reichsten Nation Europas. Immer wieder lockten Goldfunde große Mengen an Abenteurern an. Im 19. Jahrhundert kam es auf verschiedenen Kontinenten zu Goldrausch genannten Massenbewegungen in die Fundgebiete großer Goldmengen. Beispiele sind der kalifornische Goldrausch im Jahre 1849 oder der Goldrausch 1897 am Klondike-River in Alaska. Auch in Australien und Südafrika kam es zum Goldrausch. Kaum einer der Goldsuchenden wurde jedoch durch bergmännischen Goldabbau oder Goldwäsche reich. In den 1920er Jahren versuchte der Chemiker Fritz Haber Gold aus Meerwasser zu gewinnen. Die durchschnittliche Ausbeute war mit 0,004 Milligramm Gold pro Tonne Meerwasser jedoch zu gering für eine wirtschaftliche Verwertung. Auch heute führt der schwankende Goldpreis oft zu sozialen Verwerfungen: So hat der fallende Goldpreis zu einer starken Verarmung der Bevölkerung in Afrika geführt, die von der Goldproduktion lebt. Im brasilianischen Amazonasraum ist der informelle Goldabbau durch Garimpeiros oft mit schwerwiegenden sozialen und ökologischen Folgen verbunden. Mit kerntechnischen Methoden kann man Gold in der Goldsynthese prinzipiell auch künstlich herstellen.

Wert

Garimpeiro Die Reinheit von Gold wird historisch in Karat angegeben. 24 Karat entsprechen purem Gold (Feingold). Mit Einführung des metrischen Systems wurde die Umstellung auf Promille-Angaben vorgenommen. So bedeutet der Stempeleindruck "750" in Goldschmuck, dass das Metall 750 von 1000 Gewichtsanteilen reines Gold enthält. Die Reinheit kann aber auch mit einer Dezimalzahl angegeben werden, zum Beispiel als 0,995. Der Preis des Goldes wird auf dem offenen Markt bestimmt, aber ein bestimmtes, unter dem Namen Gold Fixing in London bekanntes Verfahren, das 1919 erstmals angewandt wurde, ermöglicht die Herausgabe eines Goldpreises zweimal täglich.

Gold als Währung oder Währungsdeckung

Historisch wurde Gold als Währung eingesetzt. Eine Geldeinheit entsprach einer bestimmten Menge Gold. In Deutschland war während des Deutschen Reichs von 1871 bis 1918 das gesetzliche Zahlungsmittel die Goldmark, wobei einem Gramm Gold genau 4,20 Goldmark entsprachen. Dieses System konnte im Zuge des verlorenen ersten Weltkrieges und der damit verbundenen Reparationen nicht aufrecht erhalten werden. Siehe auch Goldwährungssystem Als Relikt aus dieser Zeit wird noch heute die Versicherungssumme und der Beitrag in der Gebäudeversicherung in Mark 1914 ausgedrückt und per Indexzahlen auf aktuelle Werte hochgerechnet. Lange Zeit entsprach in den Vereinigten Staaten von Amerika eine Unze Gold 20,67 Dollar. Später, im Bretton-Woods-System wurde diese Äquivalenz auf 35 Dollar angehoben. Am 17. März 1968 wurde der Goldpreis gespalten und ein zweigliedriges System wurde eingeführt. Der eine Preis konnte sich frei dem Markt anpassen, der andere war fix. Am 21. Januar 1980 war der Preis auf einem Rekordhoch von 850 US-Dollar, am 21. Juni 1999 auf einem Tiefstand von 252,90 US-Dollar (London Fixing). Eine steigende Nachfrage ließ den Preis 2004 über die 420-Dollar-Marke ansteigen.Im Jahr 2005 stieg der Goldpreis weiter und erreichte im September mehr als 475 Dollar und im November mehr als 492 Dollar. Viele Experten erwarten, daß Inflationsängste in Euroland und den USA den Goldpreis weiter deutlich in die Höhe treiben werden. Wegen der Funktion von Gold als Währungsreserve war der Goldbesitz in den USA zeitweise verboten. Von 1933 bis 1975 waren nur Schmuck und Münzsammlungen erlaubt. Präsident Franklin D. Roosevelt konfiszierte Gold über Executive Order 6102 und Präsident Richard Nixon unterband, dass nichtamerikanische Nationalbanken Dollars zu einem fixen Preis gegen Gold wechseln konnten. Gold wird oft als langfristige Wertanlage angesehen. Dies gilt speziell in Zeiten von Hyperinflation. Jedoch kann der Goldpreis von Marktteilnehmern mit großen Goldreserven, etwa Zentralbanken und Goldminen-Gesellschaften, erheblich beeinflusst werden. Soll der Goldpreis sinken, so wird Gold verliehen, um Leerverkäufe zu provozieren, oder verkauft; die Goldproduktion wird hochgefahren. Soll der Goldpreis steigen, so kaufen die Zentralbanken Gold auf, die Goldproduktion wird heruntergefahren. Da Gold einen geringen Nutzwert hat und seine Produktion sich daher kaum dem Verbrauch anpassen muss, ist der Goldpreis sehr volatil, dass heißt, er schwankt auch innerhalb kurzer Zeiträume beträchtlich. Aus diesem Grund gilt Gold heute als ungeeignet zur Währungsdeckung, zumal mit wachsender Geldmenge als Gegenreaktion der Zentralbank auf die normalerweise sinkende Umlaufgeschwindigkeit auch die Goldmenge als Deckung ständig mitwachsen müsste. Dies funktioniert normalerweise nicht. Wenn das kompensierende Geldmengenwachstum durch Goldmangel gestoppt würde, wäre entweder eine Deflation wegen Mangel an Zahlungsmitteln die Folge oder das Abrücken von der Golddeckung. Letzteres ist wie oben beschrieben in der Geschichte mehrmals passiert.

Deflation durch Gold

- Die Deflation ab 1929 in Europa wurde vor allem dadurch ausgelöst, dass aufgrund zurückgegangener Goldreserven (es handelte sich nur um geliehenes Gold) dazugehörige Geldscheine eingezogen und nicht wieder ausgegeben wurden.
- Im Mittelalter wurde Gold als Währung direkt eingesetzt. Da es kaum Goldminen gab, wuchs die Goldmenge kaum an. Dies hatte zur Folge, dass Gold selbst immer mehr wert wurde, es entstand eine Dauerdeflation. Man vermutet, dass erst durch die Entdeckung Amerikas 1492 und durch das von dort nach Europa strömende Gold der Goldwert wieder sank und somit diese Dauerdeflation beendete.

Die Bezeichnung Gold

Mit Gold, welches für wertvoll und kostbar steht, bezeichnet man auch andere wertvolle Sachen. Meist wird ein Adjektiv davor gesetzt, wie zum Beispiel "Schwarzes Gold" für Öl. Beispiele:
- Schwarzes Gold - Öl, Kohle
- Weißes Gold - Marmor, Kochsalz, Kokain, Baumwolle, Porzellan, Elfenbein
- Blaues Gold - Trinkwasser (bes. in armen Gebieten)
- Rotes Gold - Wein
- Flüssiges Gold - Whisky
- Gold des Meeres (Meeresgold) - Korallen
- Gold des Nordens - Bernstein
- Ackergold - Kartoffel
- Katzengold - Pyrit

Siehe auch

- Gold/Tabellen und Grafiken
- Goldstandard
- Goldschmied
- Kupellation
- Kolloidales Gold

Weblinks

Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gold Kategorie:Gruppe-11-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Mineral Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Schwermetall ja:金 ms:Emas simple:Gold th:ทองคำ

Silber

Silber ist ein chemisches Element. Es gehört zu den Münzmetallen. Silber ist ein Edelmetall und chemisches Element aus der ersten Nebengruppe (Kupfergruppe) des Periodensystems. Das Elementsymbol Ag leitet sich von dem lateinischen Wort Argentum = Silber ab. Es ist neben Kupfer eines von nur zwei Elementen , welche Namensgeber für ein Land sind (Silber für Argentinien und Kupfer für Zypern), während der umgekehrte Fall häufiger vorkommt. Es ist ein sehr weiches und gut verformbares Schwermetall und besitzt die größte elektrische Leitfähigkeit aller Elemente.

Silber als Mineral

Zypern Silber wird gediegen in der Natur gefunden. Das strahlendweiße Metall kristallisiert im kubischen Kristallsystem und hat einen metallischen Glanz. Frisch abgeschiedenes Silber reflektiert weit über 99,5 % des sichtbaren Lichtes und stellt somit das "weißeste" aller Gebrauchsmetalle dar. Die Oberfläche des Silbers ist meist durch Oxide und Sulfide braun bis violettschwarz gefärbt, Strichfarbe ist ein gräuliches Weiß. Mit abnehmender Korngröße wird die Farbe immer dunkler und ist bei photographisch fein verteilten Silberkristallen schwarz. Das Feinmetall ist ein hervorragender Leiter für Elektrizität und Wärme. Mit einer Härte von 2,5 bis 3 ist Silber zudem ein sehr weiches Metall, nur wenig härter als Feingold und etwas weicher als Kupfer: Ein Gramm lässt sich zu einem zwei Kilometer langen Faden ziehen. Poliertes Silber zeigt die höchsten Licht - Reflexionseigenschaften aller Metalle und wird daher auch zur Herstellung von Spiegeln benutzt.

Vorkommen

Die größten Silberproduzenten sind (Stand 2004) Mexiko, Peru, Australien und China. Die Geschichte der bolivianischen Stadt Potosi ist ganz besonders durch den Silberabbau und die Folgen für die dortigen Minenarbeiter geprägt. Etwa 6500 Kinder und Jugendliche arbeiten dort auch heute noch im Silberbergbau. Gediegenes Silber tritt meist in Form von Körnern oder als drahtig verästeltes Geflecht in Hydrothermaladern auf. Das meiste Silber wird aber aus Silbererzen, die oft zusammen mit Blei-, Kupfer- und Zinkerzen als Sulfide oder Oxide vorkommen, gewonnen. Silbererze:
- Silberglanz (Silber-Schwefel)
- Silberhornerz (Silber-Chlor)
- Silberantimonglanz (Silber-Antimon) Bei der Gewinnung von Silber wird Natriumcyanid eingesetzt, das zur Bildung von silberhaltigen Komplexen führt, die in einer nachfolgenden Elektrolyse (Möbiusverfahren) zum reinen Silber führen. Beträchtliche Silbermengen fallen auch bei der Raffination der Massenmetalle Kupfer, Blei und Zink an, deren Gewinnung so auch Einfluss auf das Silberangebot der Weltmärkte hat. Silber fällt auch als Beimetall bei der Edelmetallgewinnung an. Wie bei den anderen Edelmetallen spielt die Wiederaufarbeitung silberhaltiger Materialien im Rahmen des Recyclings von beispielsweise Fotopapieren, Röntgenfilmen, Entwickler- und Fixierbädern, Elektronikmaterialien und Batterien eine wichtige Rolle.

Verwendung

Silber wird seit Jahrhunderten für erlesenes und wertbeständiges Essbesteck, Tafelsilber und Kirchengerät verwendet. Vor der Erfindung des Porzellans war es geschätzter als das Zinn- und Holzgeschirr der einfachen Leute. Silber eignet sich besonders für Schmuck, wurde aber auch in Form von Silbermünzen immer schon als Zahlungsmittel eingesetzt. In Form von Silberbarren ergänzt es als Hortmetall Gold und Platin. Bei Schmuck und Barren kann der Silbergehalt an der Repunze abgelesen werden. Silber besitzt eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine ausgeprägte optische Reflexionsfähigkeit. Dadurch ist es für Anwendungen in Elektrik, Elektronik und Optik prädestiniert. Die Reflexionsfähigkeit von Glasspiegeln beruht auf der chemischen Versilberung von Glasscheiben, und dieses Prinzip wird etwa auch bei Christbaumschmuck, Optiken und Licht- bzw. Wärmereflektoren verwendet. Die Schwärzung der Silbersalze durch Licht wird beim Fotopapier genutzt und bildet seit etwa 1850 die Grundlage der klassischen Fotografie. Silberlegierungen (mit Kupfer, Zink, Zinn, Nickel, Indium, etc.) werden in der Technik als Lotlegierungen (sogenanntes Hartlöten, siehe Lot (Metall)), Kontaktmaterialien, Leitmaterial verwendet (siehe Elektrotechnik und Wärmetechnik). Silberlegierungen werden aber auch in der Dentaltechnik und im dekorativen Bereich verwendet. Silber wird als Lebensmittelfarbstoff E 174 auch im Speisenbereich verwendet, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren oder zur Verzierung von Pralinen und bei Getränken wie etwa Likören. Gold wird ebenfalls als Lebensmittelfarbstoff E 175 verwendet. Silbersalze färben Glas und Emaille gelb.

Silberlegierung

Die heute gebräuchlichsten Silberlegierungen haben einen Feingehalt von 800/1000, 835/1000 und 925/1000 Teilen Silber, legiert mit einem anderen Metall, meist Kupfer zur Festigkeitssteigerung. In Hinblick auf den Export werden heute Korpuswaren vorwiegend aus einer Silberlegierung mit einem Feingehalt von 935/1000 hergestellt, da die Waren mit Silberloten gelötet werden, deren Feingehalt niedriger ist, um letztendlich dem gesetzlich geforderten Gesamtfeingehalt von beispielsweise 925/1000 zu genügen. Auch bei stark beanspruchten Bestecken geht seit Jahren der Trend zum Sterlingsilber. Neusilber ist dagegen kein Silber, sondern eine silberähnliche, weiße Unedelmetalllegierung aus Kupfer-Nickel-Zink. Silberwaren werden in der Regel abschließend feinversilbert, Bestecke und Verschleißartikel hartversilbert. Durch die sehr reine Silberbeschichtung wird die verkaufsfördernde strahlendweiße Silberfarbe und ein stark vermindertes Anlaufen der Waren erreicht. Silber wird häufig auch vergoldet, man nennt es mit einem aus dem Französischen beziehungsweise Lateinischen stammenden Wort dann Vermeil.

Chemische Eigenschaften

Silber ist als Edelmetall relativ reaktionsträge. An normaler Luft läuft seine Oberfläche allerdings mit der Zeit schwarz an, insbesondere durch Reaktion mit Schwefelwasserstoff H₂S, der das elementare Silber zu Silbersulfid (Ag₂S) oxidiert: :4 Ag + 2 H₂S + O₂ → 2 Ag₂S + 2 H₂O Licht, höhere Temperaturen, Feuchtigkeit, Schwefelspuren und Sauerstoff beschleunigen diesen Prozess. Silber ist mit den meisten Metallen legierbar. Gut legieren lässt es sich mit Gold oder Palladium (ein Palladiumgehalt von 20 bis 30 Prozent macht das Silber anlaufbeständig). In begrenztem Umfang lässt sich das Silber mit Chrom, Mangan oder Nickel legieren. Es lässt sich gar nicht legieren mit Kobalt oder Eisen. Silber ist in feinstverteilter Form bakterizid, also schwach toxisch, was aufgrund der großen reaktiven Oberfläche auf die hinreichende Entstehung von löslichen Silberionen zurückzuführen ist. Im lebenden Organismus werden Silberionen jedoch in der Regel schnell an Schwefel gebunden und scheiden aus dem Stoffkreislauf als dunkles, sehr schwerlösliches Silbersulfid aus. Silbergeschirr und Gerät geben beim Gebrauch immer etwas Silber mit an die Speisen und Getränke ab, was sich in dem unangenehmen Metallgeschmack bemerkbar macht. Um dies zu unterbinden und wohl auch deren Reinigung zu vereinfachen, werden silberne Trinkgefäße schon von alters her innen vergoldet. In den meisten Verbindungen liegt Silber in der Oxidationsstufe +1 vor, es gibt aber auch die Oxidationsstufen +2, wie beispielsweise im Tetrapyridinosilber(II)-persulfat - [Ag(C₅H₅N)₄]S₂O₈ - oder im Silber(II)-fluorid, und +3, wie im Kaliumtetrafluoroargentat(III) - K[AgF₄]. Silbersalze sind in der Regel farblos. Typische Verbindungen sind die Salze Silberchlorid (AgCl), Silberbromid (AgBr) und Silbernitrat (AgNO₃). Von den Salzen des Silber(I) sind die Halogenide, mit Ausnahme des Silberfluorids (AgF), und das Sulfid (Ag₂S) in Wasser und Säuren schwer bis unlöslich. Gut löslich hingegen sind Nitrat (AgNO₃), Chlorat (AgClO₃), Perchlorat (AgClO₄) und Fluorid (AgF); mäßig löslich sind Sulfat (Ag₂SO₄), Acetat (CH₃COOAg) und Nitrit (AgNO₂). Als Edelmetall löst sich Silber nur in oxidierenden Säuren, wie beispielsweise konzentrierter Salpetersäure (HNO₃) oder heißer konzentrierter Schwefelsäure (H₂SO₄): :

\mathsf

\mathsf

Die sehr giftigen Silbercyanide werden u. a. in galvanischen Bädern zur Versilberung und Farbvergoldung (hellgelb-grünlichgelb) eingesetzt. Sehr ausgeprägt bei Silber(I) ist die Neigung zur Bildung von Komplexionen, meist mit der Koordinationszahl 2. Diese Komplexionen sind mit Ausnahme des erst in starker salzsaurer Lösung entstehenden [AgCl₂]^- nur in alkalischer (basischer) oder neutraler Lösung beständig.

Physikalische Eigenschaften

Silber ist ein weiß glänzendes Edelmetall. Die Schmelztemperatur unter Normaldruck beträgt 961°C und die Siedetemperatur 2212 °C. Silber hat aber bereits oberhalb von 700°C, also noch im festen Zustand, einen beobachtbaren Dampfdruck. Es siedet unter Bildung von einatomigem, blauem Dampf. Das Edelmetall besitzt eine Dichte von 10,49 g/cm³ (bei 20 °C) und eine Härte nach Mohs von 2,5. Es leitet die Wärme und Elektrizität am besten von allen Metallen und lässt sich wegen seiner Dehnbarkeit und Weichheit zu feinsten, blaugrün durchschimmernden Folien von einer Dicke von nur 0,002 bis 0,003 Millimeter aushämmern oder zu sehr dünnen, bei 2 Kilometer Länge nur 0,1 bis 1 Gramm wiegenden Drähten (Filigrandraht) ausziehen.

Silber in der Medizin

Silberverbindungen finden als Desinfektionsmittel und als Therapeutikum in der Wundtherapie Verwendung. Silberionen können silberempfindliche Erreger nach relativ langer Einwirkzeit reversibel inhibieren, können darüberhinaus bakteriostatisch oder sogar bakterizid (also abtötend) wirken. Man spricht hier vom oligodynamischen Effekt (Oligodynamie). In manchen Fällen werden Chlorverbindungen zugesetzt um die zu geringe Wirksamkeit des Silbers alleine zu erhöhen. Dabei kommen verschiedene Wirkmechanismen zum Einsatz:
- Blockierung von Enzymen und Unterbindung deren lebensnotwendiger Transportfunktionen in der Zelle
- Beeinträchtigung der Zellstrukturfestigkeit
- Schädigung der Membranstruktur und Änderung des osmotischen Gleichgewichts in der Zelle durch Freisetzung von essentiellen Ionen wie Natrium und Kalium Die beschriebenen Effekte können zum Zelltod führen. Neben der Argyrie, einer irreversiblen schiefergrauen Verfärbung von Haut und Schleimhäuten, kann es bei erhöhter Silberakkumulation im Körper außerdem zu Geschmacksstörungen, Geruchsempflichkeit sowie zerebralen Krampfanfällen kommen. Stark umstritten ist die therapeutische Einnahme von kolloidalem Silber, das seit einigen Jahren wieder verstärkt ins Blickfeld der Öffentlichkeit rückt und im Internet von nicht seriösen Anbietern zum Teil hoch gelobt und als Allheilmittel und Universalantibiotikum bezeichnet wird. Leider sind neutrale und gesicherte Aussagen über eine Anwendung von kolloidalem Silber beim Menschen nicht vorhanden. Eine Indikation gibt es daher nicht.

Silber in antibakteriellen Anwendungen

In neuerer Zeit wurden Werkstoffe oder Beschichtungsverfahren entwickelt, die sich die antibakterielle Wirkung von Silber zunutze machen. Mit bestimmten Verfahren wird in der Regel nanoskaliges Silber in Werkstoffe eingebettet. Das eingebettete Silber gibt kontinuierlich Silberionen ab und wirkt dadurch Antibakteriell. Beispiele für solche Anwendungen sind:
- Silberfäden oder Silberionen hemmen in der antimikrobiellen Ausrüstung von Textilien das Wachstum von Bakterien auf der Haut und verhindern damit unangenehme Gerüche.
- zur Erzielung dermatologischer Effekte, z.B bei Neurodermitis
- Beschichtung von Oberflächen, z.B. in Kühlschränken, auf Küchenmöbeln und anderen Gegenständen
- Kunststoffe zur Anwendung in der Medizintechnik
- Antibakterielle Emaillierungen
- Antibakterielle Keramiken

Wirtschaft

Da nach 1870 vorwiegend Gold als Währungsmetall verwendet wurde, verlor das Silber seine wirtschaftliche Bedeutung immer mehr. Das Wertverhältnis sank von 1:14 einige Zeit lang auf 1:100, später stieg es wieder etwas an. Heute liegt es auf ungefähr 1:80 oder etwas mehr. Das Angebot an Silber ist sehr von der Verbrauchs- und Produktionsentwicklung anderer Metalle abhängig. Mitte des 19. Jahrhunderts hatte man endlich rostfreien Stahl entwickelt, der dann aufgrund seiner Gebrauchsfreundlichkeit und attraktiven Preises auch in Verband mit dem Wertewandel nach dem Ersten Weltkrieg die Einsatzbereiche des klassischen Silbers vordrang, man denke nur an Servierplatten, Bestecke, Leuchter, und Küchengerät. Gegenläufig dazu hat sich der Bereich Fotografie und Fotochemie unter Verwendung der Silbersalze während des ganzen 20. Jahrhunderts breit entwickelt und wird nun im Zuge der Umstellung auf die digitale Abbildungstechnik wieder an Bedeutung verlieren. Trotz dieser Entwicklung ist die weltweite Silbernachfrage steigend und wird aktuell noch dadurch gedeckt, dass Staaten wie die Volksrepublik China zurzeit ihre Silberreserven veräußern. Da der Bestand drastisch zur Neige geht, wird Silber zurzeit allgemein als stark unterbewertet angesehen, was Anleger wie Bill Gates und Warren Buffett bereits dazu bewegt hat, hohe Summen in Silber zu investieren.

Geschichte

Silber wird von Menschen etwa seit dem 5. Jahrtausend v. Chr. verarbeitet. Es wurde zum Beispiel von den Assyrern, den Goten, den Griechen, den Römern, den Ägyptern und den Germanen benutzt. Damals galt es als wertvoller als Gold. Das Silber stammte meistens aus den Minen in Lavrion, die etwa 50 Kilometer südlich von Athen lagen. Bei den alten Ägyptern war Silber als das Mondmetall bekannt. Im Mittelalter wurden Silbererzvorkommen im Harz (Goslar), in Sachsen (Freiberg und übriges Erzgebirge), Südschwarzwald (Schauinsland, Belchen, Feldberg), Böhmen (Kutna Hora) und der Slowakei entdeckt. Später brachten die Spanier große Mengen von Silber aus Amerika, unter anderem aus der sagenumwobenen Mine von Potosi, nach Europa. Durch diesen Import sank der Silberwert in der alten Welt. Der deutsche Name Silber stammt vom althochdeutschen Wort Silabar, das möglicherweise auf Homers Sagenland Salybe zurückgeht.

Weblinks

- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Silber Mineralienatlas - Silber]
- [http://www.fraunhofer.de/fhg/archiv/presseinfos/pflege.zv.fhg.de/german/press/pi/pi2002/03/pi13_ifam.html Anwendung in der Medizintechnik]
- [http://www.silverinstitute.org/ Silver Institute - Verband von Silbeproduzenten]
- [http://www.taprofessional.de/charts/Silber-Unze-Line-Chart.htm Charts: Kurs-Entwicklung einer Unze Silber in Dollar] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-11-Element Kategorie:Periode-5-Element Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Mineral Kategorie:Schwermetall ja:銀 simple:Silver th:เงิน

Fluorit

Fluorit oder Flussspat ist ein Mineral aus der Klasse der Halogenide, die chemische Formel lautet CaF₂, es handelt sich chemisch also um Kalziumfluorid. Fluorit kristallisiert im kubischen Kristallsystem; die Kristallstruktur kann als kubisch flächenzentrierte Anordnung von Kalziumionen beschrieben werden, in der alle Tetraederlücken mit Fluoridionen besetzt sind, jedes Kalzium ion ist also von acht Fluoridionen und jedes Fluoridion von vier Kalziumionen umgeben. Bezüglich der Radienverhältnisse entspricht die Fluoritstruktur der Cäsiumchloridstruktur. Fluorit hat eine Härte von 4 und eine sehr variable, oft violette oder grüne Farbe, ist manchmal aber auch farblos. Die dunkle Färbung vieler Fluorite entsteht durch eingelagerte seltene Erden oder eingewachsene Uranminerale (beispielsweise Stinkspat aus Wölsendorf in der Oberpfalz); die Strichfarbe ist weiß. Ein besonderes Merkmal ist die häufig anzutreffende Fluoreszenz unter UV-Licht. Kristalle mit würfeligem Habitus sind häufig, oft findet man Durchdringungszwillinge.

Vorkommen

Fluorit kommt meist massiv, gelegentlich auch in kristalliner Form vor und entsteht primär in pneumatolytischen Gängen, also Gängen, die durch ein Entweichen mobiler Phasen beim Abkühlen eines Magmas entstehen und sind oft mit Baryt, Quarz, Topas, Calcit, Bleiglanz und Zinkblende assoziiert. Er bildet gelegentlich auch Nebengemengteil in Graniten, Karbonatiten und anderen magmatischen Gesteinen wie Pegmatiten. Der weltweit größte Flussspat-Bergbau findet sich in Mexiko, in der Lagerstätte Las Cuevas, die vulkanischen Ursprungs ist. Weitere reichhaltige Flussspat-Lagerstätten liegen in China, im indischen Amba Dongar, in Südafrika (Zwartkloof, Buffalo sowie Witkop im Transvaal, im kenianischen Kario Valley und in den US-amerikanischen Bundessstaaten Illinois und Kentucky. Eine bekannte Fundstätte des Flussspats in Europa ist Castleton, im englischen Peak District, wo es unter dem Namen „Blue John“ bekannt ist und für die Schmuckherstellung abgebaut wird. Der Name ist eine Verballhornung des Französischen „bleu et jaune“, bedeutet also etwa „blau-gelb“. Deutsche Lagerstätten sind zum Beispiel die Grube Clara bei Wolfach oder die Käfersteige bei Pforzheim; daneben findet sich Fluorit auch im Oberpfälzer Wald.

Verwendung

Industriell wird Fluorit hauptsächlich als Flussmittel in der Metallindustrie und zur Herstellung von Fluor und Fluorwasserstoffsäure verwendet. Daneben ist Fluorit ein beliebter Schmuckstein und dient als Grundstoff für optische Linsen und opaleszierende Gläser.

Geschichte

Flussspat war schon im antiken Griechenland bekannt. Der deutsche Name geht auf die erwähnte Verwendung als Flussmittel in der Metallverarbeitung zurück. 1824 entdeckte der deutsche Mineraloge Friedrich Mohs die im ultravioletten Licht sichtbar werdende Fluoreszenz.

Literatur

- W. E. Tröger, U. Bambauer, F. Taborsky und H. D. Trochim (1981): Optische Bestimmung gesteinsbildender Minerale, Teil 1: Bestimmungstabellen. Stuttgart (Schweizerbarth). Siehe auch: Liste von Mineralen

Weblinks

- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Fluorit Mineralienatlas - Fluorit]
- [http://www.berthold-weber.de/w_fluorit.htm Flussspat aus Wölsendorf] Kategorie:Mineral ja:蛍石

Baryt

Baryt ist die mineralogische Bezeichnung für das Salz Bariumsulfat (BaSO₄). Auf Grund seiner für Gestein hohen Dichte trägt Baryt auch den Namen Schwerspat. Baryt hat die Mohs-Härte 3 bis 3,5 und die Dichte 4,5 g/cm³, was auch dem Barium seinen Namen gab. Das Mineral ist fett- oder glas-glänzend und kommt in verschiedenen Farben und in farblos vor. Sein Strich ist weiß. Durch Spuren von Mangan ist Baryt häufig rosa und durch Eisen gelblich gefärbt. Eine interessante Form sind die Barytrosen. Im Bergbau wird Baryt gewonnen, oft auch mit Begleitmineralen wie Fluorit. Die Hauptverwendung für Baryt ist der Zusatz zur Bohrflüssigkeit, die beispielsweise bei Bohrlöchern zur Erdölgewinnung verwendet wird. Der Grund hierfür ist die hohe Dichte des Baryts, mit dem ein hoher Schweredruck in der Flüssigkeit erzielt wird, der das Bohrloch stabilisiert. Weitere Verwendungen für Baryt sind:
- als Weißpigment Barytweiß
- Herstellung von Schwerbeton
- als Kontrastmittel bei Röntgenuntersuchungen des Magens
- zur Gewinnung von Barium

Weblinks

- [http://baryt.granat.at Fundstellen, Fotos, Beschreibung]
- [http://www.mineralienatlas.de/phpwiki/index.php Baryt Mineralienatlas - Baryt]
- [http://www.berthold-weber.de/baryt.htm Bilder und Links zu weiteren Seiten, Fundstellen] Kategorie:Mineral

Uran

Uran ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol U und der Ordnungszahl 92. Natururan ist das schwerste in der Natur vorkommende Element. Es besteht weltweit zu 0,711 % aus dem Isotop ²³⁵U und zu 99,3 % aus dem ²³⁸U.

Geschichte

Uran wurde 1789 von dem deutschen, in Berlin lebenden Chemie-Professor und Apotheker Martin Heinrich Klaproth (1743 bis 1817) aus dem Mineral Pechblende isoliert. Es ist nach dem Planeten Uranus benannt, der acht Jahre zuvor (1781) von Friedrich Wilhelm Herschel (1738 bis 1822) entdeckt worden war. Am 24. September 1789 gab er die Entdeckung in einer Ansprache vor der Preußischen Akademie der Wissenschaften bekannt. Zuerst wurde seine Entdeckung Uranit genannt, 1790 dann in Uranium umbenannt. Klaproth hatte seine Entdeckung beim Analysieren des Erzes aus dem Bergwerk „George Wagsfort“ in Wittigsthal bei Johanngeorgenstadt in Sachsen gemacht. Er behandelte das Erz mit Säure und erwärmte es stark. Das Ergebnis bestand in einem schwarzen Pulver, das er Uran nannte. Klaproth hatte tatsächlich ein neues Element identifiziert, aber was er gewonnen hatte, war nicht das Element Uran selbst, sondern ein Oxid. Erst fünfzig Jahre später im Jahre 1841 gelang es dem Franzosen Eugène Peligot, reines Uranmetall zu gewinnen. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde Uran zusammen mit anderen Mineralien in Joachimsthal sowie in einigen Minen in Cornwall (England) gewonnen. Abgesehen vom Wert, den es für Chemiker hatte, wurde Uran im ganzen 19. Jahrhundert nur zum Färben von Glas und Keramik verwendet. Uranverbindungen wurden in der Glasherstellung eingesetzt, um Vasen und Dekorationsstücken aber auch alltägliche Gebrauchsgegenstände wie Schüsseln, Gläser etc. eine gelbgrüne Farbe (Annagrün) zu geben. Glashersteller aus Joachimsthal (Böhmen) benutzten diese Technik bereits 1826. Die Verwendung von Uran zur Glasfärbung wurde bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts fortgeführt, erst dann wurde es durch andere, weniger bedenkliche farbgebende Mineralien ersetzt. Keramische Glasuren von Orange bis leuchtend Rot wurden für Geschirr bis hin zum architektonischen Beiwerk verwendet. Die gesundheitlichen Risiken durch die Verwendung bzw. das Sammeln von Uranglas und Keramiken mit Uranglasur sind bis heute Streitpunkt von Sammlern und Wissenschaft. Dass Uran radioaktiv ist, wurde 1896 zuerst von Henri Becquerel festgestellt, der die volle Tragweite seiner Entdeckung jedoch nicht erkannte. Eine seiner Schülerinnen interpretierte seine Ergebnisse jedoch richtig und gab dem neuen Phänomen den Namen Radioaktivität. Die Schülerin hieß Marie Curie. Zusammen mit ihrem Mann Pierre Curie entdeckte sie 1898 zwei weitere neue Elemente, das Radium und das Polonium.

Vorkommen

Mineralische Vorkommen

Polonium Uran kommt in der Natur nicht als reines Metall vor, sondern in Form von über 200 Uranmineralen. Uraninit (Pechblende) und Coffinit (USiO₄) sind die wichtigsten lagerstättenbildenenden Minerale. In Deutschland wurde Uran in der Sächsischen Schweiz (Königstein) untertage durch Laugung, in Dresden (Coschütz-Gittersee) und im Erzgebirge (Schlema, Schneeberg) sowie in Ostthüringen ( Ronneburg) untertage als Pechblende durch die SDAG Wismut abgebaut. Diese Abbaugebiete wurden nach 1990 geschlossen, da sie unwirtschaftlich waren und auch der Bedarf an Uran zurückging. Letzteres geschah auf Grund der geänderten politischen Weltlage (geringere Bedeutung von strategischen Atomwaffen) und des Ausstiegs aus der Kernenergie. SDAG Wismut Die Weltproduktion von Uran betrug im Jahr 2001 45.103 Tonnen, wovon 34 % in Kanada gewonnen wurde. Weitere große Förderländer sind Australien, Niger, Namibia, Usbekistan, Kasachstan, Russland, die USA, Südafrika und Gabun. Aufgrund der intensiven Forschung nach Lagerstätten seit den 1960er Jahren hat sich bis heute ein Überangebot auf dem Weltmarkt entwickelt, der das sechsfache des Weltjahresverbrauchs beträgt. Der Weltmarktpreis für Uran liegt deshalb auf relativ niedrigem Niveau. Die größten Uranreserven nach Angaben der IAEA gibt es in den USA, Niger, Australien, Kasachstan, Südafrika, Kanada, Brasilien, Russland, Ukraine und Usbekistan.

Uran im Wasser

Uran tritt in der Natur überwiegend mit den Wertigkeiten +4 oder +6 auf. Vierwertige Uran-Minerale sind in Wasser unter normalen pH/EH-Bedingungen nahezu unlöslich. Das sechswertige Uran ist dagegen unter oxidierenden Bedingungen auch im Bereich neutraler pH-Werte gut löslich, weil es sehr stabile Komplexe bildet. Die wichtigsten Komplexe sind in der Wasserphase die Uranylcarbonatokomplexe

UO_2(CO_3)_x^

. Daneben treten je nach Wasserzusammensetzung auch Sulfonato-, Phosphato- und Nitratkomplexe auf. Als Folge dieser Komplexbildung ist Uran ein ubiquitäres Element in der Hydrosphäre. In der Erdkruste ist Uran mit einem Vorkommen von 4 mg/kg relativ häufig vertreten. Die Urankonzentration von ca. 3,3 µg/l in Meerwasser gegenüber den zum Teil deutlich geringeren Konzentrationen in den Flüssen - 0,03 µg/l im Amazonas bis 3,9 µg/l im Ganges - zeigt, dass Uran ein sehr mobiles Element ist, das im Meer angereichert wird. Deutsche Flüsse weisen in der Regel Uran-Konzentrationen zwischen ca. 1 und 3 µg/l auf. Die Quelle für das Uran liegt in dem geogenen Aufbau der durch die Flüsse entwässerten Gebiete, in uranhaltige