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Gips

Gips

Gips ist ein farbloses bis weißes Sulfat-Mineral des Kalziums mit chemischer Zusammensetzung CaSO4 • 2 H2O, ist also chemisch gesehen Kalziumsulfat. Gips ist in Wasser schwer löslich, hat eine sehr geringe Härte von 2, kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und hat eine weiße Strichfarbe. Beim Erhitzen geht das Kristallwasser verloren und es entsteht zuerst ein Hemihydrat (auch Halbhydrat bzw. Bassanit genannt) mit der chemischen Formel CaSO4 • ½ H2O, bei weiterem Wasserverlust schließlich Anhydrit III (CaSO4), das aber mineralogisch schlicht Anhydrit genannt wird.

Vorkommen und Gewinnung

Gips kommt sowohl massiv, in feinkörniger Form als farbloser, weißer, gelber, roter oder grauer Alabaster vor als auch feinfaserig als Fasergips oder Atlasspat und auch kristallin als durchsichtiger Selenit. In Chihuahua (Mexiko) wurden Gips-Riesenkristalle von bis zu 15 m Länge entdeckt. Gefunden wird das Mineral in verschiedenen Kristallformen: So sind die Kristalle oft sehr groß, plastisch biegsam, vollkommen spaltbar, dicktafelig, oft krummflächig, manchmal auch verzwillingt; andererseits kommt Gips auch rosettenartig verwachsen als so genannte Gipsrose oder Wüstenrose vor. Daneben finden sich manchmal durchsichtige Kristalltafeln, die als Marienglas bekannt sind. Als Polyhalit wird eine Gips-Varietät bezeichnet, welche mit Kaliumsulfat und Magnesiumsulfat verbunden, in den Steinsalzlagern von Staßfurt, Berchtesgaden und Ischl vorkommt. Alabasteraugen entstehen aus Calciumsulfat, das sich an einzelnen Stellen innerhalb eines Muttergesteins sammelte, bevor sich dieses gefestigt hatte, und dann später zu Alabasterkugeln verhärtete. Gips entstand geologisch durch Auskristallisieren aus Kalziumsulfat-übersättigtem Meerwasser, und zwar wegen seiner geringen Wasserlöslichkeit als erstes Mineral noch vor dem Anhydrit. Man findet ihn aber auch als Verwitterungsprodukt sulfidischer Erze und in vulkanischen Schloten, wo er durch Reaktion von austretender Schwefelsäure mit Kalkstein entstehen kann. Gips ist weitverbreitet, wichtige Vorkommen sind in Mexiko, Algerien, Spanien, Italien und den USA zu finden. In Deutschland ist das Mineral unter anderem bei Osterode im Harz, Eisleben in Sachsen-Anhalt und Borken bei Kassel zu finden. Gips wird vorwiegend durch Bergbau gewonnen, fällt aber heute auch zunehmend bei der Rauchgasentschwefelung als Rauchgasgips an.

Varietäten


- β-Halbhydrat (CaSO4 • ½ H2O) entsteht beim Brennen unter normaler Atmosphäre. Beim Vermischen mit Wasser erfolgt innerhalb von Minuten eine Hydratation zum Dihydrat.
- Anhydrit III (CaSO4) entsteht bei etwas höheren Temperaturen als das Halbhydrat. Beim Vorhandensein von Wasser, auch Luftfeuchtigkeit, bildet sich sehr schnell Halbhydrat.
- α-Halbhydrat (CaSO4 • ½ H2O) entsteht unter Wasserdampfdruck und hat eine höhere Dichte.
- Anhydrit IIs (CaSO4) entsteht bei höheren Temperaturen, das s steht für "schwerlöslich". Beim Vermischen mit Wasser erfolgt die Hydratation innerhalb von Stunden und Tagen.

Verwendung als Rohstoff

Technisch nutzt man das Vermögen des Gipses, das durch Erhitzen (Brennen) teilweise oder ganz verlorene Kristallwasser beim Anrühren mit Wasser wieder aufzunehmen und dabei abzubinden. Bei Erhitzen auf etwa 110ºC entsteht so genannter gebrannter Gips (das oben erwähnte Hemihydrat), bei 130 bis 160 ºC Stuckgips, ein Gemisch aus viel Hemihydrat und wenig Anhydrit. Sehr hoch erhitzter Gips wird auch "totgebrannter Gips" (Annalin) genannt, weil er mit Wasser nicht mehr abbindet. In der heutigen Bautechnik wird Gips meist in Form von REA-Gips für Gipswandbauplatten für Zwischenwände als auch für Gipskartonplatten für den Trockenbau, als Grundstoff für verschiedene Putze und Trockenestriche verwendet, daneben auch als Grundierung und Füllmittel. In der Medizin wird Gips für den Gipsverband verwendet: Dabei werden die betroffenen Gliedmaßen oder Gelenke zur Ruhigstellung und Stabilisierung mit feuchten Gipsbinden umwickelt, die dann innerhalb von Minuten aushärten und nach ungefähr zwölf Stunden voll belastbar sind. In der Zahnmedizin wird Gips zur Herstellung von Situations-, Stumpf-, Säge-, Modellguss-, und Gegenbissmodellen sowie als Bestandteil des Alginat-Pulvers verwendet. In der Zahntechnik ist Gips der wichtigste Rohstoff für Dentalgipse zur Herstellung von Modellen, die aus Abfomungen der Mund- und Zahnsituation erstellt werden. Nach der Norm für Dentalgipse EN ISO 6873 werden fünf Typen unterschieden:
- Typ I (Abformgips, β-Halbhydrat)
- Typ II (Alabastergips, β-Halbhydrat)
- Typ III (Hartgips, α-Halbhydrat)
- Typ IV (Superhartgips mit niedriger Expansion, α-Halbhydrat)
- Typ V (Superhartgips mit hoher Expansion, α-Halbhydrat) In der bildenden Kunst wird Gips sehr oft für die Erstellung von Skulpturen verarbeitet, in der Technik für die Erstellung von Formen und Modellen verwendet. Marienglas spielt auch heute noch bei Kirchen- und Alabaster-Restaurierungen eine wichtige Rolle, während der totgebrannte Gips auch gerne als Zusatzstoff (Streckmittel) für Malerfarben verwendet wird, da er zu billigeren Produkten führt, ohne die Farbqualität stark zu beeinträchtigen. Schließlich besteht auch die Schulkreide aus Gips.

Gips als Baustoff

Da der abgebundene Gips eine gewisse Wasserlöslichkeit besitzt, dürfen Gipsbaustoffe nur für den Innenausbau Verwendung finden. Da Gips hygroskopisch (wasseranziehend) ist und daher bei schlechtem Einbau, Pflege und Lüftung zu Verfärbungen und Verpilzungen neigt, ist er im Nasszellen- sowie im Kellerbereich nur eingeschränkt zu verwenden. Bei Renovierungsarbeiten wird Stuckgips verwendet, um kleine Risse und Löcher in den Wänden zu schließen. Im Neubau werden Gipsputze oder auch Gipsbauplatten verwendet, um auf rauem und unebenem Mauerwerk eine streich- und tapezierfertige Oberfläche herzustellen. Estriche werden ebenfalls auf Gipsbasis hergestellt, dabei kommen α-Halbhydrat oder auch Anhydrit zum Einsatz. Trennwände werden ebenfalls aus Gipskartonplatten oder aus Gipswandbauplatten hergestellt. Gips wird ebenso zum Befestigen verschiedener Dosen in Rohbauwänden für Elektroinstallationen herangezogen. Die Geschwindigkeit des Abbindens von Gips wird durch Zugabe von Zitronensäure reguliert. Gips wird im baulichen Brandschutz gerne verwendet, da er bei relativ geringem Gewicht einen großen Feuerwiderstand bietet; den Schutz bewirkt das Kristallwasser des Dihydrats, das im Brandfall verdampft und auf der der Brandseite zugewandten Seite einen schützenden Dampfschleier bildet.

Modell- und Formengips

Bei der Anwendung als Modell- oder Formengips werden erhöhte Anforderungen an die Reinheit der Gipsrohstoffe und an die Aufbereitung gestellt. Durch eine feinere Aufmahlung und geringere Anteile an Fremdmineralien wird eine gleichmäßigere Oberflächenstruktur erzielt. Durch die Verwendung von α-Halbhyrat entsteht unter Wasserdampfdruck und hat eine höhere Dichte) können höhere Festigkeiten der Formteile erreicht werden, in diesem Zusammenhang wird auch von Hartgips gesprochen. Des weiteren wird Kalziumsulfat auch als Lebensmittelzusatzstoff (E516) eingesetzt. Als eines der zwölf Schüßler-Salze findet es als Heilmittel Verwendung.

Geschichte

Schüßler-Salze Schon in der Antike wurde Gips als Baumaterial verwendet, so z. B. bei der Alabastermoschee in Kairo. In Griechenland wurde es wegen seiner leichten Bearbeitbarkeit für Bauornamente an den Häusern genutzt. Die Römer schließlich entdeckten, dass durch starkes Erhitzen eine Substanz entsteht, die mit Wasser vermischt aushärtet und als Putz verwendet werden kann. Siehe auch: Liste von Mineralen

Weblinks


- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Gips Mineralienatlas - Gips]
- [http://www.gips.de/gips/gips01.htm Informationen vom Bundesverband der Gipsindustrie] Kategorie:Mineral Kategorie:Baustoff Kategorie:Gips

Schwefelsäure

Schwefelsäure ist eine starke, anorganische Säure. Sie zählt zu den Mineralsäuren und gehört zu den 20 wichtigsten Chemikalien der chemischen Industrie. Als Lebensmittelzusatzstoff hat sie die Nummer E 513. Verdünnte Schwefelsäure nennt man Dünnsäure.

Gewinnung und Darstellung

Schwefelsäure wird nach dem Vitriolverfahren und dem Bleikammerverfahren (beide historisch), dem Kontaktverfahren oder dem Doppelkontaktverfahren hergestellt. Das älteste Verfahren zur Schwefelsäureherstellung ist das Vitriolverfahren. Es wurde im 13. Jahrhundert von Alchemisten angewendet. Vitriole sind Sulfate, die sich relativ leicht thermisch zersetzen lassen und dabei in Schwefeltrioxid und ein Metalloxid übergehen. Johann Rudolph Glauber (1604-1670) konstruierte die erste Schwefelsäure-Manufaktur der Welt, die um 1650 in Nordhausen (Harz) nach diesem Verfahren Schwefelsäure herstellte.

Eigenschaften

Die Schwefelsäure mit der Summenformel H2SO4 ist eine starke Säure (pKS=-3, pKS vom Hydrogensulfatanion HSO4-=1,9). Als starke anorganische Säure zählt sie zu den Mineralsäuren. Konzentrierte Schwefelsäure ist auch ein starkes Oxidationsmittel. Konzentrierte Schwefelsäure wirkt hygroskopisch und kann deshalb zum Trocknen von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt werden. Die Moleküle der Schwefelsäure haben ein starkes Dipolmoment, dessen positiver Pol beim Schwefel liegt. Beim Verdünnen konzentrierter Schwefelsäure entsteht sehr viel Wärme. Daher müssen entsprechende Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden. Wichtig ist dabei, dass man niemals Wasser zu einer Säure gibt, da es sonst zu einer explosionsartigen Verdampfung des Wassers kommen kann. Der entstehende Druck kann die Säure meterweit durch den Raum und im schlimmsten Fall jemandem in die Augen spritzen. Eselsbrücke dazu: Zuerst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure.

Bedeutung und Verwendung

Schwefelsäure ist eine der am häufigsten produzierten Chemikalien. 1997 wurden weltweit mehr als 130 Millionen Tonnen hergestellt. Die Anwendungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig. Man verwendet Schwefelsäure
- zum Aufschließen von Erzen (beispielsweise beim TiO2- oder dem Uranaufschluss)
- für die Herstellung von Sulfaten
- für die Herstellung von anderen Säuren (beispielsweise Fluorwasserstoffsäure oder Phosphorsäure)
- zur Herstellung von Düngemitteln (als Phosphataufschluss, Kaliumsulfat)
- für die Herstellung von Tensiden
- als Katalysator
- zur Metallbehandlung
- als Trockenmittel
- als Reaktionshilfsmittel (Nitriersäure)
- in Autobatterien.
- zum Ätzen von Halbleitern
- wegen seiner Leitfähigkeit als Zusatzmittel für Wasser bei der Elektrolyse In der Lebensmittelindustrie wird Schwefelsäure als technischer Hilfsstoff eingesetzt, um modifizierte Stärke und Casein herzustellen und Trinkwasser aufzubereiten. Sie fließt nicht in das Endprodukt ein und ist daher nicht oder nur in Spuren vorhanden, die gesundheitlich unbedenklich sind. In der Europäischen Union muss die Schwefelsäure nicht auf der Produktverpackung ausgewiesen werden. Die produzierte Menge an Schwefelsäure war ein Indikator für die Struktur der chemischen Industrie eines Landes. In der II. Entwicklungsphase der chemischen Industrie werden große Mengen Schwefelsäure verbraucht. Entwicklungsphasen:
- I. vorherrschender Natronlauge-Verbrauch
- II. vorherrschender Schwefelsäure-Verbrauch
- III. vorherrschender Chlor-verbrauch

Struktur

Die hier angegebenen Partialladungen Bild:schwefelsaeure.jpg lassen sich anhand der Grenzstruktur erklären, in welcher für alle Atome die Oktettregel erfüllt ist. 50px In der allgemeinen Schreibweise 50px kann die Bindung von vier Sauerstoffatomen an den Schwefel nicht erklärt werden, ohne das die d-Orbitale (dz2; dx2-y2) in der Valenzschale des Schwefels für die Pi-Bindung miteinbezogen werden (vgl. PSE). Bis zur Deprotonierung bleibt das Molekül trotz der formalen Ladungen von aussen ungeladen. Nachdem sich beide Protonen abgespalten haben, verbleibt das Säureanion als zweifach negativ geladenes Ion. Bild:Sulfat.PNG

Nachweis

Schwefelsäure kann in Form des Sulfatanions nachgewiesen werden. Als Sulfatnachweis dient z. B. die Fällung als unlösliches Bariumsulfat nach Zugabe von Bariumchlorid-Lösung.

Salze und Ester der Schwefelsäure

Die Salze und Ester der Schwefelsäure heißen Sulfate und Hydrogensulfate. Die salzartigen Sulfate enthalten das Sulfat-Ion (SO42-).

Wichtige Sulfate


- Kupfersulfat
- Calciumsulfat (Gips, Anhydrit) (CaSO4)
- Bariumsulfat (Baryt, Schwerspat) (BaSO4)
- Alaun
- Aluminit
- Eisensulfat Siehe auch: Sulfid

Weblinks

[http://www.ch-2.de/3_gleichgew/SO3-Synthese/Schwefels_herst.html Glaubers Vitriolverfahren]

Nicht vereinfachte Strukturformel

[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/archive/4/4d/20050423173829%21Schwefelsaeure.jpg Chemisch korrekte Darstellung] Kategorie:Chemische Verbindung ja:硫酸 ko:황산 ms:Asid Sulfurik

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

Härte

Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen, härteren Körpers entgegensetzt. Die Härte eines Körpers lässt Rückschlüsse auf vielerlei Eigenschaften zu, wobei sich diese nach der Art des Körpers richten. Ein Beispiel ist das Verschleißverhalten. Harte Brillengläser verkratzen weniger, harte Zahnräder nutzen langsamer ab. Bei der Auswahl von Werkzeugschneiden wie Fräskopf oder Drehmeißel ist die Härte von besonderer Bedeutung, denn harte Schneiden bleiben länger scharf. Eine Anwendung und je nach fachlichem Schwerpunkt andere Akzentsetzung findet der Begriff der Härte in der Festkörperphysik, der Materialwissenschaft bei der Analyse von Werkstoffen und in den Geowissenschaften bei der Charakterisierung von Gesteinen und Mineralen. Beide überschneiden sich diesbezüglich jedoch auch mit den Ingenieurswissenschaften, wobei die Härte vor allem in der Ingenieurgeologie eine größere Rolle spielt.

Härte und Festigkeit

Die Härte eines Werkstoffs ist eine Oberflächeneigenschaft und hat daher nur bedingt etwas mit der Festigkeit des Werkstoffs zu tun, auch wenn diese die Prüfverfahren zur Härtemessung, die auf der Eindringtiefe verschiedener Prüfkörper beruhen, beeinflusst. Der Einfluss der Festigkeit kann durch die Messung auf dünnen Filmen zwar reduziert, aber nicht völlig vermieden werden. In bestimmten Fällen steht die Härte eines Werkstoffs allerdings in einem umwertbaren Zusammenhang zur Werkstoff-Festigkeit. Dann kann durch die verhältnismäßig preiswerte Härteprüfung eine meist viel aufwendigere Zugprüfung ersetzt werden. Von praktischer Bedeutung ist die Möglichkeit, eine Umwertung der Brinell- oder Vickershärte auf die Zugfestigkeit von Baustählen vorzunehmen. Bei Prüfungen an Stahlkonstruktionen ermöglicht es dies, eventuelle Materialverwechslungen nachzuweisen.

Härteprüfung und Härteskalen

Die Härte lässt sich nur durch den Vergleich von mehreren Werkstoffen oder Werkstoffzuständen ermitteln.

Härteprüfung nach Mohs

Harte Werkstoffe ritzen weiche. Diese Einsicht ist Grundlage der Härteprüfung nach Friedrich Mohs. Mohs, ein Geologe, ritzte verschiedene Minerale gegeneinander und ordnete sie so nach ihrer Härte an. Durch das exemplarische Zuordnen von Zahlenwerten für ausgewählte Minerale entstand eine relative Härteskala, die Mohs-Skala, die in der Mineralogie in weitem Gebrauch ist. Angaben zur Härte von Mineralen beziehen sich immer auf die Mohs-Skala, falls nichts anderes angegeben ist. Zum Vergleich aufgeführt ist die auch als absolute Härte bezeichnete Schleifhärte nach Rosiwal, die den Schleifaufwand des jeweiligen Stoffes charakterisiert und einen besseren Eindruck von den tatsächlichen Härteverhältnissen gibt. Beide Härteskalen sind einheitslos. Außerdem ist in der Tabelle die Härte nach dem Vickersverfahren angegeben. Sie gibt den besten Bezug auf die heute gängigen Härtemessverfahren wieder. In der Werkstoffkunde werden vor allem Prüfverfahren eingesetzt, welche die Eindringhärte messen. Dabei werden jeweils genormte Prüfkörper unter festgelegten Bedingungen in das Werkstück gedrückt. Im Anschluss wird die Oberfläche oder Tiefe des bleibenden Eindruckes gemessen.

Härteprüfung nach Brinell

Die vom schwedischen Ingenieur Johan August Brinell im Jahre 1900 entwickelte Härteprüfung kommt bei weichen bis mittelharten Metallen (DIN EN ISO 6506) wie zum Beispiel unlegiertem Baustahl oder Aluminiumlegierungen, bei Holz (ISO 3350) und bei Werkstoffen mit ungleichmäßigem Gefüge wie etwa Gusseisen zur Anwendung. Dabei wird eine Stahlkugel oder eine Hartmetallkugel mit einer festgelegten Prüfkraft in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes gedrückt. Nach dem letzten Stand der Normung ist eine Stahlkugel allerdings nicht mehr zulässig. Nach einer Belastungszeit von mindestens 10 Sekunden wird der Durchmesser des bleibenden Eindrucks im Werkstück gemessen und daraus die Oberfläche des Eindrucks bestimmt. Das Verhältnis von Prüfkraft zur Eindruckoberfläche multipliziert mit dem Zahlenwert 0,102 bezeichnet man als die Brinellhärte. Bei Einsatz einer Hartmetallkugel wird der Härtewert mit HBW, bei einer Stahlkugel wurde er mit HBS gekennzeichnet. Eine Abwandlung der klassischen Brinellprüfung ist die Prüfung mit dem Poldihammer. Hierbei wird der Eindruck der Kugel durch einen undefinierten Hammerschlag von Hand erzeugt, wobei die Kugel rückseitig auch in einen Metallstab mit definierter Härte eindringt. Aus dem Verhältnis der beiden Eindruckdurchmesser wird dann die Härte des Prüflings ausgerechnet. Diese Methode hat den Vorteil, dass mit ihr beliebig gelagerte Prüflinge und verbaute Bauteile vor Ort geprüft werden können. Die auf diese Weise ermittelten Härtewerte stimmen zwar nicht exakt mit den statisch ermittelten Härtewerten überein, für die in der Industrie gestellten Ansprüche sind sie jedoch in den meisten Fällen ausreichend. Die Bezeichnung „Poldi“ stammt vom gleichnamigen Stahlwerk im tschechischen Kladno, wo diese Prüfmethode entwickelt wurde. Bei un- und niedriglegierten Stählen kann aus der Brinellhärte mit gewisser Toleranz die Zugfestigkeit des Werkstoffes abgeleitet werden.

Härteprüfung nach Vickers

Der Brinellprüfung sehr ähnlich ist die im Jahr 1925 von Smith und Sandland entwickelte und nach der britischen Flugzeugbaufirma Vickers benannte Härteprüfung, die zur Prüfung harter und gleichmäßig aufgebauter Werkstoffe dient, aber auch zur Härteprüfung an dünnwandigen oder oberflächengehärteten Werkstücken und Randzonen eingesetzt wird. Sie ist in der Norm nach DIN EN ISO 6507 geregelt. Im Gegensatz zur Rockwellprüfung wird eine gleichseitige Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° unter einer festgelegten Prüfkraft in das Werkstück eingedrückt. Aus der mittels eines Messmikroskops festgestellten Länge der Diagonalen des bleibenden Eindrucks wird die Eindruckoberfläche errechnet. Das Verhältnis von Prüfkraft in der Einheit Newton zur Eindruckoberfläche ergibt mit dem Faktor 0,1891 multipliziert die Vickershärte (HV). Die Festigkeitsklassen 14H, 22H, 33H und 45H erhält man durch Division durch 10, sie entsprechen also Vickershärten HV (min.) von 140, 220, 330 und 450. Für Prüfungen vor Ort sind tragbare Geräte erhältlich, die magnetisch oder mechanisch auf dem Prüfstück befestigt werden. Anwendung findet die Vickershärte beispielsweise in der Angabe „45H“ bei Gewindestiften mit Innensechskant oder „14H“ und „22H“ bei Gewindestiften mit Schlitz.

Härteprüfung nach Knoop

Eine Sonderform der Vickers-Härteprüfung ist die nach dem amerikanischen Physiker und Ingenieur Frederick Knoop benannte Härteprüfung (DIN EN ISO 4545 - Metallische Werkstoffe - Härteprüfung nach Knoop). Die in der Vickers-Prüfung gleichseitige Diamantspitze hat in der Knoop-Prüfung eine rhombische Form. Die Spitzenwinkel betragen 172,5° für die lange und 130° für die kurze Seite. Es wird nur die lange Diagonale des Eindrucks ausgemessen. Die Knoop-Prüfung findet häufig Anwendung bei spröden Materialien wie zum Beispiel Keramik oder Sinterwerkstoffen, bei der Härtemessung an Schichtsystemen stellt sie die genaueste Messmethode dar.

Härteprüfung nach Rockwell

Es existieren mehrere von dem amerikanischen Ingenieur und Firmengründer Stanley Rockwell im Jahre 1920 entwickelte Härteprüfverfahren, die für bestimmte Einsatzbereiche spezialisiert sind. Die unterschiedlichen Verfahren werden mit HR und einer anschließenden Kennung gekennzeichnet; Beispiele für eine Rockwellbezeichnung sind HRA, HRB, HRC oder HR15N. Die Rockwellhärte HRC eines Werkstoffes ergibt sich etwa nach der Norm DIN EN ISO 6508 aus der Eindringtiefe eines kegelförmigen Prüfkörpers aus Diamant. Mit einer festgelegten Prüfkraft wird dieser Kegel mit 120° Spitzenwinkel in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes vorbelastet. Die eingedrungene Tiefe des Eindringkörpers dient als Bezugsebene. Danach wird der Eindringkörper mit der Hauptlast belastet und diese maximal sechs Sekunden gehalten. Anschließend wird die Hauptlast wieder entfernt, so dass nur noch die Vorlast wirksam ist. Die Differenz der Tiefen vor und nach Auflegen der Hauptlast ist das Maß für die Rockwellhärte des Werkstoffes. Die Eindringtiefe des Diamantkegels wird direkt mit einer Messuhr, die mit dem Prüfspitze verbunden ist, festgestellt. Auf der Skala der Uhr kann man die Härtewerte in Rockwelleinheiten (HRC) unmittelbar ablesen. Dieses Prüfverfahren kommt vor allem bei sehr harten Werkstoffen zum Einsatz. Als weitere Rockwelleindringköper werden Hartmetallkugeln mit einem Durchmesser von 1,5875 Millimetern (HRB, HRF, HRG) oder 3,175 Millimetern (HRE, HRH und HRK) verwendet. Die Rockwellprüfung ist sehr schnell, stellt aber hohe Ansprüche auf die Einspannung des Prüflings im Prüfgerät. Sie ist ungeeignet für Prüflinge, die im Prüfgerät elastisch nachgeben, zum Beispiel Rohre.

Härteprüfung nach Shore

Die Shore-Härte, benannt nach Albret Shore, ist ein Werkstoffkennwert für Elastomere und Kunststoffe und ist in den Normen DIN 53505 und DIN 7868 festgelegt. Der Shore-Härte-Prüfer für Gummi und ähnliche Werkstoffe besteht aus einem federbelasteten Stift, dessen Elastizität beim Eindringen in die Probe ein Maß für die entsprechende Shore-Härte des Materials ist, die auf einer Skala von 0 Shore (2,5 Millimeter Eindringtiefe) bis 100 Shore (0 Millimeter Eindringtiefe) gemessen wird. Eine hohe Zahl bedeutet eine große Härte. Bei einem Shore-Härteprüfgerät ist eine Zusatzeinrichtung notwendig, die die zu messende Probe mit einer Kraft von 12,5 Newton bei Shore-A bzw 50 Newton bei Shore-D auf den Messtisch andrückt. Bei der Bestimmung der Shore-Härte spielt die Temperatur eine höhere Rolle als bei der Härtebestimmung metallischer Werkstoffe. Deshalb wird hier die Solltemperatur von 23 °C auf das Temperaturintervall von ± 2 °C beschränkt. Die Materialdicke sollte im Bereich von 0 bis 50 Shore mindestens 9 Millimeter, bei härteren Substanzen mindestens 6 Millimeter betragen.
- Shore-A wird angegeben bei Weichelastomeren nach Messung mit einer Nadel mit abgestumpfter Spitze. Die Stirnfläche des Kegelstumpf hat einen Durchmesser von 0,79 Millimetern, der Öffnungswinkel beträgt 35°.
- Shore-D wird angegeben bei Zähelastomeren nach Messung mit einer Nadel, die mit einem 30° Winkel zuläuft und nicht abgestumpft ist. Siehe auch: Kohäsion

Die Martens-Härte

Das Martens-Härteverfahren ist nach dem deutschen Physiker Adolf Martens benannt worden und wird auch instrumentierter Eindringversuch genannt. Im Jahre 2003 wurde die Universalhärte in Martenshärte umbenannt. Das Verfahren ist in der DIN EN ISO 14577 (Metallische Werkstoffe - Instrumentierte Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte und anderer Werkstoffparameter) genormt. Bei diesem Verfahren wird während der Belastung- und Entlastungsphase kontinuierlich die Kraft und die Eindringtiefe gemessen. Die Martenshärte (HM) wird definiert als das Verhältnis der Maximalkraft zu der dazugehörigen Kontaktfläche und wird in der Einheit Newton pro Quadratmillimeter angegeben. Anders als bei den Vickers- oder dem Brinellverfahren wird nicht nur das plastische Verhalten des Werkstoffes bestimmt, sondern es können aus der gewonnenen Messkurve auch weitere Werkstoffparameter wie zum Beispiel der Eindringmodul, das Eindringkriechen sowie plastische und elastische Verformungsarbeiten bestimmt werden. Als Eindringkörper sind folgende Formen am gebräuchlichsten: die Vickerspyramide (siehe Vickersverfahren), eine Hartmetallkugel, ein kugeliger Diamant-Eindringkörper und der Berkovich-Eindringkörper. Der Berkovich-Eindringkörper ist eine Diamantpyramide mit einer gleichseitigen dreieckigen Grundfläche. Der Öffnungswinkel der Pyramide beträgt 65°. Die Umrechnung der Eindringtiefe zur Kontaktoberfläche muss für jede Eindringkörperform bestimmt werden. Die Kontaktfläche wird für die Vickers- und Berkovich-Pyramide durch das Produkt aus dem Quadrat der Eindringtiefe und der Konstanten 26,43 errechnet.

Spezielle Härteprüfverfahren

Daneben sind einige spezielle Härteprüfverfahren üblich:
- die Universalhärteprüfung ist im Jahre 2003 in Martenshärte umbenannt worden und in der Norm DIN EN ISO 14577 (Metallische Werkstoffe - Instrumentierte Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte und anderer Werkstoffparameter) genormt
- der Kugeleindruckversuch für Kunststoffe

Maßeinheiten

Die Mohssche Härte und die absolute Härte sind einheitenlose Größen. Die Härtewerte der Verfahren nach Vickers, Knoop und Brinell werden dagegen in Einheiten des Drucks angegeben; sie beziehen sich eigentlich auf die Einheit kp/mm². Mit Rücksicht auf Staaten, denen die Umstellung auf das Dezimalsystem und die Verwendung metrischer Einheiten wie N/mm² schwer fällt, behielt man nach der Streichung der Einheit Kilopond (kp) die Formeln für die Härtewerte in kp/mm², ließ jedoch fortan die Einheit weg, um weltweit vergleichbare Zahlenwerte zu erhalten.

Härten

Die Härte von Stählen kann während der Fertigung beeinflusst werden - siehe auch Härten. Oberhalb einer Härte von ungefähr 55 (Rockwellhärte HRC) entsprechend 600 (Vickershärte HV) enden in aller Regel die Möglichkeiten zur spanenden Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide von Oberflächen, also durch Drehen, Bohren oder Fräsen. Härtere Oberflächen müssen geschliffen werden, man spricht daher von Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Weblinks


- [http://www.hegewald-peschke.de/06_info/leitfaden.htm Vollständiger Leitfaden zur Härteprüfung (Rockwell, Vickers, Brinell, Shore und Knoop)]
- [http://archiv.christoph-hoffmann.de/Uni/WK/Haertepruefung.pdf Zusammenfassung zu den wichtigsten Härteprüfverfahren]
- [http://www.rz.fh-ulm.de/labore/wplabor/Ausstattung/Poldihammer/poldihammer.htm Poldihammer] Kategorie:Werkstoffeigenschaft Kategorie:Mineralogie ja:硬さ

Kristallsystem

Kristallsysteme bieten ein symmetriebezogenes Klassifizierungsschema für kristalline Festkörper. In der Kristallographie werden die zu beschreibenden Kristalle mit Hilfe des Kristallsystems dreidimensional klassifiziert. Es gibt 7 verschiedene Kristallsysteme: triklin, monoklin, orthorhombisch, tetragonal, trigonal, hexagonal und kubisch. Kristallsysteme finden hauptsächlich Anwendung in der Mineralogie, Festkörperchemie und Festkörperphysik.

Definition

Die höchstsymmetrische Punktgruppe eines Kristallsystems ist die so genannte Holoedrie. Wenn die Punktgruppe eines Kristalls die gleichen Anforderungen an das Gitter stellt, wie eine Holoedrie, dann gehört die Kristallstruktur zum betreffenden Kristallsystem. In der Regel ist die Symmetrie der Kristallstruktur niedriger als die Symmetrie des Gitters, und es kann sogar vorkommen, dass der Kristall zu einem niedrigersymmetrischen Kristallsystem gehört, als sein Gitter. Zum Beispiel ein Kristall mit Punktgruppe 4\ hat gezwungenermaßen ein Gitter, das mindestens Punktgruppe 4/m\ m\ m hat, und deshalb wird er dem tetragonalen Kristallsystem zugeordnet. Diese Zuordnung würde auch zutreffen, wenn der Kristall ein kubisches Gitter hätte.

Zuordnung der kristallographischen Punktgruppen zu den Kristallsystemen

Koordinatensysteme

Sinnvollerweise wird bei der Beschreibung von Kristallen und Kristallstrukturen meistens kein kartesisches Koordinatensystem, sondern ein an das Kristallsystem angepasstes Koordinatensystem verwendet. Dadurch werden zum Beispiel alle Rotationsmatrizen der Symmetrieoperationen integrale Matrizen. Diese Koordinatensysteme erfüllen gewisse Bedingungen:
- Triklines Kristallsystem: Es werden die drei kleinstmöglichen primitiven Basisvektoren verwendet. Es gibt keine Bedingungen bezüglich Winkel und Längen der Basisvektoren.
- Monoklines Kristallsystem: Ein Basisvektor (üblicherweise die y-Achse) wird in die zweizählige Drehachse gelegt. Daraus ergeben sich zwei 90°-Winkel aber keine Beschränkung bezüglich der Achsenlängen.
- Orthorhombisches Kristallsystem: Die Basisvektoren werden in die 2-zähligen Drehachsen gelegt. Daraus ergeben sich drei 90°-Winkel (daher ortho) aber keine Beschränkung bezüglich der Achsenlängen.
- Hexagonales Kristallsystem: Eine Basisvektor (üblicherweise die z-Achse) wird in die 6-zählige Drehachse gelegt, die zwei anderen in die dazu senkrechten 2-zähligen Drehachsen. Man erhält zwei gleichlange Achsen in einer Ebene mit 120°-Winkel, die dritte Achse senkrecht dazu.
- Tetragonales Kristallsystem: Ein Basisvektor (üblicherweise die z-Achse) wird in die 4-zählige Drehachse gelegt, die zwei anderen in die dazu senkrechten 2-zähligen Drehachsen. Man erhält zwei gleichlange Achsen und drei 90°-Winkel.
- Trigonales Kristallsystem: Für dieses Kristallsystem sind zwei Koordinatenaufstellungen gebräuchlich: entweder drei gleichlange Basisvektoren und drei gleiche Winkel (rhomboedrisches Koordinatensystem), oder Aufstellung wie im hexagonalen Kristallsystem, aber mit rhomboedrischer Zentrierung.
- Kubisches Kristallsystem: Die Basivektoren werden in die 4-zähligen Achsen gelegt. Man erhält drei gleichlange Achsen und drei 90°-Winkel Die gegebenen Bedingungen sind notwendig, aber nicht hinreichend: es ist durchaus möglich, dass die Achsen eines triklinen Kristalls gleichlang sind und jeweils 90° einschließen. Daraus folgt nicht, dass der Kristall kubisch ist! Zu beachten ist, dass man durch diese symmetriebezogene Koordinatenaufstellung unter Umständen keine primitive Basis mehr erhält. Es ist daher nötig zusätzlich zum Kristallsystem noch die Zentrierung anzugeben, wodurch die 14 Bravais-Gitter erhalten werden.

Andere Einteilungen

Die oben angegebene Einteilung entspricht derjenigen aus den International Tables for Crystallography. In der Literatur finden sich noch andere: In der amerikanischen und der russischen werden das trigonale und das hexagonale Kristallsystem zu einem zusammengefasst. Der Hintergedanke dabei ist, dass man ein trigonales Gitter als ein hexagonales Gitter mit rhomboedrischer Zentrierung ansehen kann. In der französischen Literatur, und teilweise auch in der deutschen, gibt es mit dem rhomboedrischen ein achtes Kristallsystem. Diesem werden die trigonalen Raumgruppen mit rhomboedrischer Zentrierung zugeordnet. Die Einteilung der International Tables for Crystallography ist aber am konsistentesten und setzt sich daher immer mehr durch.

Siehe auch

Kristallstruktur, Bravais-Gitter, Lauegruppe

Weblinks


- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Kristallsystem Mineralienatlas - Kristallsystem]
- [http://gastein-im-bild.info/stein/s_krisys.html Kristallsysteme] Kategorie:KristallographieKategorie:Mineralogie ja:結晶構造

Kristallwasser

Kristallwasser ist die Bezeichnung für Wasser, welches im kristallinen Festkörper gebunden vorkommt. Kristallwasserhaltige Substanzen werden oft auch als Hydrate bezeichnet. So gibt es z. B. kristallwasserfreies Natriumsulfat Na2SO4 und das Dekahydrat (Glaubersalz) mit 10 (lat.: deka = zehn) Wassermolekülen pro Formeleinheit Na2SO4. Die Bindung wird durch einen hochgestellten Punkt (manchmal auch ein x) symbolisiert, diese Schreibweise gibt aber keine Auskunft über die Art der Bindung: Na2SO4 · 10 H2O. Die Wassermoleküle können koordinativ an Ionen gebunden sein (Koordinationswasser, z. B. beim Kupfersulfat), als Strukturwasser über Wasserstoffbrückenbindungen an Moleküle gebunden vorliegen, oder - wie bei Zeolithen - nicht am Kristallgitter beteiligt sein. Am vielfältigsten sind die Bindungsverhältnisse des Wassers in Proteinkristallen. Das Kristallwasser ist meist nur locker gebunden und entweicht beim Erhitzen (technischer Ausdruck: Calcinieren, Brennen), was beim Kupfersulfat zur Entfärbung, bei anderen Substanzen sogar zur Auflösung im eigenen Kristallwasser führen kann. Die kristallwasserfreien Substanzen, (Anhydrat genannt, z. B. Natriumsulfat-Anhydrat, Kupfersulfat-Anhydrat, nicht zu verwechseln mit Anhydrit) nehmen Wasser meist begierig wieder auf, und werden daher zum Trocknen von Lösungsmitteln und Gasen benutzt. Bei der Bildung der Hydrate wird dann Energie in Form von Hydratationswärme frei.

Abgrenzung von Gashydraten

Gashydrate (wie Methaneis), sind eigentlich keine Hydrate, sondern Einschlussverbindungen (Klathrate). Hier sind die Gase in den Struktur-Hohlräumen von kristallinem Wasser eingelagert, man spricht dabei nicht von Kristallwasser, da die Wassermoleküle selber die Struktur erzeugen. Die eingeschlossenen Atome oder Moleküle sind wie in einem Käfig in der Struktur gefangen, daher auch der Name Käfigverbindungen. Beim Schmelzen des Wassers werden die Gase dann wieder freigesetzt.

Ausnutzung in der Technik

Technisch nutzt man das Vermögen des Gipses, das durch Erhitzen (Brennen) teilweise oder ganz verlorene Kristallwasser beim Anrühren mit Wasser wieder aufzunehmen und dabei zu erhärten. Bei Erhitzen des Dihydrats CaSO4.2H2O auf etwa 110ºC entsteht gebrannter Gips (Halbhydrat bzw. Hemihydrat genannt, CaSO4.1/2H2O ), bei 130 -160 ºC Stuckgips (Gemisch aus viel Halbhydrat und wenig Anhydrit ). Anhydrit (mit t) kommt auch als Mineral in Salzlagerstätten vor und besteht aus kristallwasserfreiem Calciumsulfat (CaSO4 ). Eine weitere technische Anwendung ist das Versetzen des Trockenmittels Kieselgel mit Kobaltchlorid, welches im kristallwasserfreien Zustand blau und im kristallwasserhaltigen rosa gefärbt ist, das Kieselgel muss dann durch Erhitzen regeneriert werden. Kategorie:Wasser Kategorie:Mineralogie Kategorie:Chemische Bindung

Anhydrit

Anhydrit (Anhydritspat) ist ein im orthorhombischen Kristallsystem kristallisierendes Sulfat-Mineral der chemischen Zusammensetzung CaSO4. Es hat eine Härte von 3 bis 3,5, ist entweder farblos oder hat eine weiße, seltener auch rötliche oder bläuliche Farbe. Die Strichfarbe ist weiß.

Vorkommen

Anhydrit kommt fast immer grobkörnig oder massiv, selten kristallin vor. In letzterem Fall ist es an drei im rechten Winkel zueinander stehenden Flächen gut spaltbar und unterscheidet sich dadurch von dem ansonsten äußerlich sehr ähnlichen Gips, in das es durch Wassereinlagerung übergeht. Es kann sich, weil es schwer wasserlöslich ist, direkt aus überhitztem Meerwasser ablagern oder aber zusammen mit Gips und Steinsalz bei Verdampfung desselbigen entstehen.

Bedeutung als Rohstoff

Anhydrit ist in Pulverform Bestandteil von Zement und wird auch bei der Produktion von Schwefelsäure und Porenbeton eingesetzt. Anhydritbinder sind lufthärtende, nicht hydraulische Bindemittel aus natürlichem oder synthetischem Anhydrit sowie Anregern. Sie sind in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften mit Gips vergleichbar. Anhydritbinder wird zum Beispiel im Wohnungsbau zur Herstellung von Anhydrit-Estrich oder Fließanhydrit-Estrich verwendet.

Geschichte

Der Name des Minerals leitet sich von dem griechischen anudros: wasserlos ab. Siehe auch: Liste von Mineralen, Anhydride

Weblinks


- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Anhydrit Anhydrit im Mineralienatlas] Kategorie:Mineral Kategorie:Chemische Verbindung

Kristall

Ein Kristall ist ein anisotroper, homogener Körper, der aus einer dreidimensional und periodisch angeordneten Struktureinheit besteht. Man bezeichnet diese als Einheitszelle und dessen Anordnung als Kristallgitter. Festkörper ohne eine innere Ordnung wie Glase werden amorph genannt. Daneben gibt es noch Quasikristalle, die zwar wohlgeordnet sind, jedoch keine dreidimensionale Translationssymmetrie besitzen und aus mehreren unterschiedlichen Struktureinheiten aufgebaut sein können. Je nach Ausprägung unterscheidet man Kristalle in durch Grenzflächen geprägte Kristallite und unbeeinträchtigt ausgebildete Einkristalle. Anisotrope Flüssigkeiten, welche dadurch einige Charakteristika eines Kristalls aufweisen, bezeichnet man als Flüssigkristalle. Die Wissenschaft, welche die Eigenschaften und Formen von Kristallen erforscht, ist die Kristallographie.

Etymologie

Der Begriff Kristall stammt ursprünglich von dem griechischen Wort „krýstallos“ = Eis ab. Bei dem bereits im antiken Griechenland betriebenen Bergbau wurden wahrscheinlich Quarz-Kristalle entdeckt, die für nicht geschmolzenes Eis gehalten wurden. Daher stammt die Bezeichnung „Krystall“, die sich im Laufe der Zeit zu „Kristall“ gewandelt hat.

Klassifikation und Struktur

Alle möglichen Kristallgitter lassen sich im Rahmen der Gruppentheorie anhand ihrer Kristallklassen in 230 kristallographische Raumgruppen klassifizieren, welche ihrerseits auf den Punktgruppen und den Bravais-Gittern basieren (siehe auch Kristallsystem). Die Kristallstruktur ist jedoch nicht stoffspezifisch, das heißt eine Substanz bzw. ein Mineral kann je nach äußeren Bedingungen (Druck, Temperatur etc.) unterschiedliche thermodynamisch stabile Raumgruppen besitzen, welche man als Modifikationen bezeichnet. Die Regelmäßigkeit im Inneren spiegelt sich mitunter auch in der makroskopischen Geometrie wieder. So sind zum Beispiel Eiskristalle sechseckig, während Kochsalzkristalle würfelförmig sind. Das äußere Aussehen eines Kristalls wird als Kristallhabitus oder Kristalltracht bezeichnet. Die Kristallflächen bzw. Gitterebenen werden durch Millersche Indizes beschrieben. Die Untersuchung von Kristallstrukturen ist Aufgabenfeld der Kristallstrukturanalyse.

Gitterfehler

Ein realer Kristall enthält Gitterfehler, das heißt die dreidimensional-periodische Anordnung der Atome ist gestört. Man unterscheidet Punktfehler, Linienfehler, Flächenfehler und Volumenfehler. Punktfehler sind die einzigen Gitterfehler, die auch im thermodynamischen Gleichgewicht vorkommen. Im Regelfall liegt ein kristalliner Festkörper als Polykristall und nicht als Monokristall vor, das heißt der Körper besteht aus vielen kleinen Kristallen (Kristalliten), die durch Korngrenzen voneinander getrennt sind. Liegen verschiedene Kristallarten nebeneinander vor, so spricht man von Phasengrenzen.

Kristallisation

Ein Kristall entsteht, wenn die Temperatur einer Schmelze langsam genug unter den Schmelzpunkt sinkt und daraufhin die thermische Bewegung der einzelnen Atome einen so geringen Wert annimmt, dass die gegenseitigen Bindungen durch thermische Schwingungen nicht mehr aufgebrochen werden und die Atome sich so zu einem einheitlichen Gitter vereinigen können, welches durch eine Fernordnung geprägt ist. Das einheitliche Gitter hat eine geringere freie Enthalpie als das amorphe Glas, welches lediglich über eine Nahordnung verfügt. Man bezeichnet diesen Vorgang als Kristallisation. Ausgangspunkt für die Kristallbildung ist ein Kristallisationskeim, der bei sinkender Temperatur wächst. Existieren viele solcher Kristallkeime oder setzt die Kristallisation an mehreren Stellen gleichzeitig ein, so entsteht ein Polykristall. Sinkt die Temperatur der Schmelze so schnell, dass sich die Atome nicht periodisch anordnen können, so entsteht ein Glas. In vielen Fällen kommt es im Zuge der Kristallisation zu einem verwachsen zweier Kristalle gleicher Struktur und Zusammensetzung, welche man in Folge als Kristallzwilling bezeichnet. Unter einer Umkristallisation versteht man die Änderung einer Kristallstruktur, bedingt durch die Änderung äußerer Faktoren wie den Druck- und Temperaturbedingungen. Hierbei wechselt der kristalline Feststoff bzw. das Mineral seine Modifikation. Die künstliche Herstellung von Kristallen bezeichnet man als Kristallzucht.

Eigenschaften

Kristalle haben eine höhere Dichte als ihre amorphen Gegenstücke. Nichtmetallische anorganische Kristalle sind härter, aber auch spröder. Alle Metalle erstarren im Regelfall kristallin. Das Verhalten von Licht in Kristallen wird durch die Kristalloptik beschrieben. Wichtige hiermit verbundene Eigenschaften und Phänomene sind die optische Aktivität, die Polarisation, die Doppelbrechung und der Pleochroismus. Periodische dielektrische Strukturen, so genannte photonische Kristalle, zeigen neuartige optische Eigenschaften.

Formen und Beispiele

photonische Kristalle Viele Schmucksteine sind besonders schöne und große Kristalle der verschiedenen Mineralien. Der Bergkristall ist eine farblose Variante des Quarz-Kristalls, die violette Variante ist der Amethyst. Der Diamant ist eine kristalline Form des Kohlenstoff und das härteste natürlich vorkommende Mineral. Auch Silizium kristallisiert im Diamantgitter. Es ist wohl zur Zeit der Stoff, der am häufigsten in großen Mengen einkristallin verwendet wird (Halbleitertechnik). Im Gegensatz dazu weist Galliumarsenid (GaAs) die so genannte Zinkblende-Struktur auf.

Literatur


- Ashcroft, Neil W. (2001): Festkörperphysik. München, Wien: Oldenbourg. ISBN 3486248340
- Walter Borchardt-Ott (2002): Kristallographie. Springer. ISBN 3540439641
- Charles Kittel (2002): Einführung in die Festkörperphysik. Oldenbourg. ISBN 3486272195
- Will Kleber, Hans-Joachim Bautsch, Joachim Bohm (1998): Einführung in die Kristallographie. Oldenbourg. ISBN 3486273191
- Konrad Kopitzki, Peter Herzog (1989): Einführung in die Festkörperphysik. 2. Auflage. Teubner, Stuttgart. ISBN 3519330830
- Ulrich Müller (2004): Anorganische Strukturchemie. Teubner. ISBN 3519335123
- Lesley Smart, Elaine Moore (1997): Einführung in die Festkörperchemie. Springer. ISBN 3540670661

Weblinks


- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Kristall Mineralienatlas - Kristall]
- [http://www.mineralien-basel.ch Alpine Mineralien - Kristall]
- [http://www.meinemineraliensammlung.de/victor/goldschmidt/ Atlas der Krystallformen von Victor M. Goldschmidt] Kategorie:Kristallographie Kategorie:Mineralogie Kategorie:Festkörperphysik ja:結晶

Sandrose

Eine Sandrose (auch: Wüsten-, Baryt- oder Gipsrose) ist ein bizarres Kristallgebilde, das meist aus Sandkörnern besteht, die in einen Kristall aus Gips oder Baryt eingebettet sind. Die wasserlöslichen Gipsrosen entstehen in heißen und trockenen Wüstengebieten. Durch schnell verdunstende Oberflächenfeuchtigkeit wird Grundwasser durch Kapillarkräfte nach oben gefördert. Die im Wasser enthaltenen Mineralien kristallisieren durch die fortschreitende Verdunstung aus und bilden zusammen mit dem Sand die charakteristische, blattförmige Kristallstruktur. Die in Wasser unlöslichen Barytrosen entstehen unter seltenen Umständen in Sandlagern, so zum Beispiel in der Wetterau, wo sie in einigen Sandgruben gefunden werden können. Sandrosen sind durchaus stabil und bei entsprechender Lagerung ewig haltbar. Sie sind deshalb beliebte Sammelobjekte. Im Sandrosen-Museum im Untertor in Büdingen werden interessante Exponate ausgestellt. Die meisten davon stammen aus der Wetterau.

Weblinks


-
- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Sandrose Wiki bei mineralienatlas.de] Kategorie:Mineral

Kaliumsulfat

Kaliumsulfat, Summenformel K2SO4, ist das Kaliumsalz der Schwefelsäure. Es wird hauptsächlich als Düngemittel verwendet.

Geschichte

Als Erster stellte der Apotheker und Chemiker Johann Rudolph Glauber das bereits seit dem im 14. Jahrhundert bekannte Salz aus Kaliumchlorid und Schwefelsäure her.

Vorkommen

Kaliumsulfat findet man in Form von so genannten Doppelsalzen in verschiedenen Mineralien. Beispiele hierfür sind der Schönit, Leonit, Langbeinit, Polyhalit und Glaserit.

Darstellung

Anfangs wurde Kaliumsulfat aus dem Mineral Kainit (MgSO4 · KCl · 3 H2O) gewonnen. Diese Darstellungsweise wurde jedoch bald aufgegeben zu Gunsten kostengünstigerer Verfahren ausgehend vom Kaliumchlorid. Eine Möglichkeit in der Herstellung von Kaliumsulfat ist die Reaktion von Kaliumchlorid mit Schwefelsäure bei einer Temperatur von 700 °C. :\mathrm Alternativ ist Kaliumsulfat durch die doppelte Umsetzung mit anderen Metallsulfaten wie z. B. Magnesiumsulfat darstellbar: :\mathrm :\mathrm Das so genannte Hargreaves-Verfahren nutzt zur Darstellung von Kaliumsulfat die Umsetzung von Kaliumchlorid mit einem Gemisch aus Schwefeldioxid, Luft und Wasser: :\mathrm Kaliumsulfat fällt zudem als Nebenprodukt bei der Herstellung von Salpetersäure an.

Eigenschaften

Die wasserfreien Kristalle sind rhombischer Natur. Sie sind farblos und durchsichtig, sehr hart und äußerst stabil an der Luft. Der Geschmack von Kaliumsulfat ist bitter bis salzig. Während es sich gut in Wasser löst, ist es in Ethanol unlöslich.

Verwendung

Kaliumsulfat verwendet man zur Herstellung von Kalialaun, Kaliwasserglas, Persulfat, Pottasche, Phlegmatoren, Mineralwässern, synthetischem Gummi sowie Mischdüngern. Des Weiteren findet es Anwendung bei der Weinstein- und Weinsäure-Reinigung und vielfältige Verwendung in der Farbstoff-, Sprengstoff- und pharmazeutischen Industrie. In diätischen Lebensmitteln dient Kaliumsulfat als Kochsalz-Ersatz. Ferner ist es Bestandteil von Kalidüngern, die zur Düngung Chlorid-empfindlicher Pflanzenkulturen z. B. im Weinbau zum Einsatz kommen. Kategorie:Chemische Verbindung

Magnesiumsulfat

  Magnesiumsulfat ist eine stark hygroskopische Verbindung welche hauptsächlich zur Trocknung und als Magnesium-Düngemittel verwendet wird.

Eigenschaften

Magnesiumsulfat ist ein farbloser, geruchsloser, stark hygroskopischer Feststoff mit bitterem Geschmack.

Herstellung

Der Stoff lässt sich z.B. herstellen indem man Magnesium direkt mit Schwefelsäure in Kontakt bringt. \mathrm Kategorie:Chemische Verbindung Kategorie:Laxans

Staßfurt

Staßfurt ist eine Stadt im Landkreis Aschersleben-Staßfurt in Sachsen-Anhalt mit 23.700 Einwohnern.

Geografie

Geografische Lage

Staßfurt liegt in der Magdeburger Börde, südwestlich der Landeshauptstadt Magdeburg. Die Stadt wird von dem Fluss Bode durchquert.

Nachbargemeinden

Zu Staßfurts Nachbargemeinden zählen die folgenden Orte:
- Hecklingen (VG Stadt Hecklingen)
- Neundorf (Anhalt) (VG Staßfurt)
- Güsten (VG Saale-Wipper)
- Neugattersleben (VG Nienburg)
- Ilberstedt (VG Saale-Wipper)
- Förderstedt (VG Südliche Börde)
- Unseburg (VG Egelner Mulde)
- Tarthun (VG Egelner Mulde)

Stadtgliederung

Staßfurt gliedert sich in 10 Ortsteile:
- Stadt Staßfurt (Altstadt)
- Alt-Staßfurt (nördl. der Bode)
- Leopoldshall (Anhalt)
- Neu-Staßfurt
- Hohenerxleben
- Löderburg
- Athensleben
- Lust
- Rothenförde
- Rathmannsdorf Staßfurt hat 4 Ortschaften eingeführt:
- Athensleben (Ortsteile Athensleben, Rothenförde, Lust)
- Löderburg
- Hohenerxleben
- Rathmannsdorf

Einwohner

(jeweils zum 31. Dezember)
- 1998 - 21.543
- 1999 - 20.986
- 2000 - 20.681
- 2001 - 20.499
- 2002 - 19.772
- 2003 - 23.544
- 2004 - 23.682

Geschichte

Im Jahre 805 erfolgt die erstmalige urkundliche Erwähnung von Staßfurt (im frühen Mittelalter hieß das Dorf Alt-Staßfurt nur Staßfurt). Im 11. Jahrhundert wurde die Burg errichtet. Bereits 1180 wurde dem Staßfurter Siedlungsbereich südlich der Bode innerhalb der Wehrmauern das Stadtrecht verliehen.

Eingemeindungen

Am 1. April 1946 wurde die Stadt Leopoldshall nach Staßfurt zwangseingemeindet. Der 1873 auf anhaltischem Gebiet unmittelbar neben Staßfurt gegründete Ort erhielt am 29. Januar 1919 das Stadtrecht. Seit 1.März 2003 sind auch die Orte Löderburg (mit den Ortsteilen Rothenförde, Lust und Athensleben als Ortschaft) und Hohenerxleben, und seit 1. Januar 2004 der Ort Rathmannsdorf in die Stadt Staßfurt eingemeindet worden.

Politik

Stadtrat

Die 36 Sitze des Stadtrates verteilen sich wie folgt:
- CDU 10 Sitze
- PDS 12 Sitze
- SPD 6 Sitze
- UBvS 5 Sitze
- Sauberes Staßfurt 2 Sitze
- Einzelmandatsträger 1 Sitz (Stand: Mai 2005)

Städtepartnerschaften


- Lehrte

Kultur und Sehenswürdigkeiten

Theater

Das Salzlandtheater ist ein Gastspieltheater und beherbergt eine Galerie.

Museen

In einem der ältesten Häuser der Stadt aus dem 17. Jahrhundert befindet sich das Stadt- und Bergbaumuseum der Stadt Staßfurt.

Bauwerke

Als erwähnenswerte und bedeutende Bauwerke innerhalb Staßfurts gelten vor allem:
- die mittelalterliche Stadtmauer, die allerdings nur zum Teil erhalten blieb.
- das Von-Werdenslebensche Haus mit Tillysaal (ehem. Bürgermeisterhaus/Theatercafé)
- die mittelalterliche Stadtvogtei (ehemalige Adler-Apotheke)
- An der Eisenbahnstrecke Schönebeck-Güsten wurde 1856 das Bahnbetriebswerk Staßfurt in Betrieb genommen. Der über 100 Jahre alte Ringschuppen kann 24 Lokomotiven beherbergen. Die dazugehörige Drehscheibe misst 20 m im Durchmesser. Bis 1988 wurden Dampflokomotiven der Baureihen 41 und 50 planmäßig eingesetzt. Personen-, Eil- und Güterzüge wurden bespannt. Durch die engagierte Tätigkeit des Vereins "Eisenbahnfreunde Traditionsbahnbetriebswerk Staßfurt e.V." konnte dieses einmalige Denkmal der Eisenbahngeschichte bewahrt und für die Interessenten erschlossen werden.
- Das Bergmann-Denkmal erinnert daran, dass 1852 die ersten Kalischächte der Welt in der Stadt entstanden.

Parks

Als Staßfurts Grünanlagen innerhalb der Stadt gelten der Stadtpark und der Volkspark Leopoldshall.

Naturdenkmäler

Landschaftsschutzgebiet "Bodeniederung" mit Waldgebiet "Die Horst"

Sport

SV Concordia 09 (Handball)

Regelmäßige Veranstaltungen

Salzlandfest, regelmäßig im Juni

Wirtschaft und Infrastruktur

Staßfurt erlebte nach dem Niederbringen der ersten Kalischächte der Welt einen enormen wirtschaftlichen Aufschwung durch den Bergbau selbst und die sich hier ansiedelnde chemische Industrie. Die Kehrseite des Booms sind bis heute nachwirkende Bergschäden im Stadtgebiet, die zum Abriss weiter Teile der Innenstadt führten. Die Stadt unternimmt seit der Wende u.a. im Rahmen der Stadtsanierung mit viel Engagement Anstrengungen, um die Folgeerscheinungen zu mildern (Entstehung eines Sees in der Stadtmitte mit Aufwertung des Umfelds als Beitrag zur IBA Stadtumbau 2010). Zu DDR-Zeiten war Staßfurt Standort des einzigen Fernsehgerätewerkes der DDR. Obwohl alle Großbetriebe aus DDR-Zeiten - wenn auch teilweise erheblich verkleinert - fortbestehen und z.T. beachtliche Investitionen vornehmen, beträgt die Arbeitslosenquote rund 20-25 %. Derzeit läuft die Neuerschließung des Gewerbeparks Staßfurt, die Revitalisierung des Gewerbegebietes Neu-Staßfurt wird vorbereitet. Verkehrsanbindung Straße: Anschlussstelle Staßfurt an die A14 Magdeburg-Halle-Dresden und (künftig) an die B6n (Nordharzautobahn). Mehrere Landesstraßen sorgen für regioale Verknüpfung. Schiene: Bf. Staßfurt (RE Magdeburg-Erfurt und RB Magdeburg-Aschersleben). Auch im Schienengüterverkehr wird Staßfurt nach wie vor bedient. Die Strecke Staßfurt-Westeregeln wird durch einen privaten Betreiber im Schienengüterverkehr bedient.

Ansässige Unternehmen


- Sodawerk Staßfurt GmbH& Co. KG
- Stadtwerke Staßfurt GmbH
- EMDE Industrie-Technik GmbH Chemieanlagenbau und Gießerei
- Achslagerwerk Staßfurt GmbH (AWS)
- Siepe GmbH
- TechniSat
- Wahl GmbH
- Staskol
- RFT digital
- Berufsförderungswerk Sachsen-Anhalt gGmbH (Bfw)
- Salzland Druck GmbH & Co. KG

Öffentliche Einrichtungen

Staßfurt ist Sitz der Verwaltungsgemeinschaft Staßfurt. Weitere Behörden sind die Zweigstelle Staßfurt des Amtsgericht Aschersleben, das Grundbuchamt des Amtsgericht Aschersleben, eine Außenstelle des Landesamtes für Geologie und Bergwesen Sachsen-Anhalt, das Finanzamt, eine Außenstelle des Landkreis Aschersleben-Staßfurt, die Arbeitsagentur, eine Außenstelle des Landesamtes für Vermessung und Geoinformation und das Zentrale Mahngericht Sachsen-Anhalts.

Persönlichkeiten

Söhne und Töchter der Stadt

Dr. Adolph Frank, Chemiker, begann 1861 weltweit erstmals mit der Vearbeitung des Kalisalzes zu Düngemitteln. Hans Christoph Friedrich Graf von Hacke (
- 21. Oktober 1699 in Staßfurt; † 17. August 1754 in Berlin) ist Namensgeber des Hackeschen Markt in Berlin

Weblinks


- http://www.stassfurt.de
- http://www.stassfurt.biz
- http://www.torstenmaue.net/stassfurt.html
- http://Stassfurt.de.vu Kategorie:Ort in Sachsen-Anhalt

Berchtesgaden

Berchtesgaden ist eine Marktgemeinde im äußersten Süd-Osten des bayerischen Regierungsbezirks Oberbayern und Mittelzentrum des südlichen Teiles des Landkreises Berchtesgadener Land. Die nächste Stadt ist die große Kreisstadt Bad Reichenhall. 20 km nördlich liegt das Oberzentrum Salzburg auf österreichischer Seite der Grenze. österreich

Geschichte

Erstmals urkundlich erwähnt wurde Berchtesgaden im Jahre 1102, was im Jahr 2002 Anlass für eine große 900-Jahr-Feier war.

Die Fürstprobstei

Von 1102 bis zur Säkularisation im Jahre 1803 war Berchtesgaden eine Fürstprobstei und somit von den großen Nachbarn Bayern und Salzburg unabhängig. Dies hängt damit zusammen, dass Berchtesgaden ringsum von hohen Bergen umgeben, dadurch praktisch nur von Norden zugänglich und durch reiche Salzvorkommen, die im Salzbergwerk Berchtesgaden ausgebeutet werden, wirtschaftlich unabhängig war. Das Gebiet der Fürstprobstei umfasste das Gebiet der heutigen fünf Gemeinden des Talkessels. Die reichen Salzvorkommen erregten jedoch immer wieder das Interesse beider Nachbarn, was auch die mehrfach wechselnden Besitzverhältnisse zwischen 1803 und 1810 belegen (sogar Frankreich war ein Jahr lang Herr über das Berchtesgadener Salz), aber 1810 wurde das Berchtesgadener Land endgültig Bayern einverleibt. Hauptartikel: Fürstprobstei Berchtesgaden

Der Aufschwung des Tourismus

In den folgenden Jahrzehnten besuchten nicht nur die bayrischen Könige Berchtesgaden, wo auch eine königliche Jagdresidenz errichtet wurde, sondern auch Künstler und Schriftsteller wie Ludwig Ganghofer sorgten für einen Aufschwung des Tourismus, der sich schnell zu einem weiteren Standbein, neben dem Salzabbau und dem Holzhandwerk, entwickelte.

Zeit des Nationalsozialismus

Die Schönheit des Berchtesgadener Tals entdeckte 1923 auch der spätere "Führer" und Reichskanzler Adolf Hitler. Mit der Machtübernahme der Nationalsozialisten in Deutschland erfuhr Berchtesgaden viele Veränderungen. Der Obersalzberg wurde vom Regime der Nazis nach zahlreichen Enteignungen zum Führersperrgebiet mit dem Berghof im Zentrum und dem Kehlsteinhaus ausgebaut. In Berchtesgaden entstanden Bauten, wie der große Bahnhof. Trotz der innen- wie außenpolitischen Symbolwirkung Berchtesgadens beschränkte sich der Luftangriff am 25. April 1945 auf den Obersalzberg. Davon abgesehen blieben Infrastruktur und Gebäude Berchtesgadens nahezu ohne Kriegsschäden. Der anschließende Abzug der noch in Berchtesgaden verbliebenen NS-Spitzen dürfte die Voraussetzung für die kampflose Übergabe an die Amerikaner geschaffen haben. Hauptartikel: Obersalzberg

Nachkriegszeit

Berchtesgaden wurde durch einen Verband aus US-Truppen und einigen Franzosen am 4. Mai 1945 besetzt. Die NSDAP-Grundstücke gingen 1947 offiziell in das Eigentum des Freistaates Bayern über, jedoch nutzten die Amerikaner einen Großteil der Gebäude weiterhin. Als eine weitere Kriegsfolge nahm Berchtesgaden, wie viele andere ländliche Gebiete auch, Flüchtlinge aus den ehemaligen Ostgebieten des Deutschen Reichs auf. Dadurch veränderte sich die Zusammensetztung der Bevölkerung Berchtesgadens deutlich. Diese Heimatvertriebenen, insbesondere Sudetendeutsche und Schlesier, konnten anfangs großteils nur in ehemaligen Arbeiterbarackenlagern untergebracht werden (z.B. in Winkl bei Bischofswiesen), die im Laufe der Zeit neue Ortsteile innerhalb des Berchtesgadener Landkreises bildeten. Etwas länger dauerte es, bis diese Neubürger Berchtesgadens als wertvoller Zugewinn und belebendes Element von der vormaligen Kernbevölkerung empfunden wurden. Österreich, dass sich nach Kriegsende als „erstes Opfer Nazideutschlands“ ansah, erhob während der Londoner Vorkonferenz im Januar 1947 auch Anspruch auf das Berchtesgadener Land, wie aber auch alle anderen Forderungen wurde diese zurückgewiesen. Die amerikanischen Streitmächte hatten als einstige Alliierte im unzerstörten Berchtesgaden ab 1953 eines der drei U.S. Armed Forces Recreation Center (AFRC) in Bayern ein.

Berchtesgaden heute

Seit 1978 ist Berchtesgaden der Kernpunkt des Vorfelds des Nationalparks Berchtesgaden, der, nach anfänglich großen Widerständen in der Bevölkerung, zu einem der Markenzeichen des gesamten Talkessels geworden ist. In den letzten Jahrzehnten wurde der Wintersport ein weiteres „Exportprodukt“ Berchtesgadens. Sportler wie Georg Hackl finden hier optimale Bedingungen für ihren Wintersport und der internationale Nachwuchs wird außer an den Sportzentren des Bayerischen Bob- und Schlittensportverbandes (BBSV) auch an der Christophorusschule Berchtesgaden auf dem Obersalzberg gefördert. Der Berchtesgadener Talkessel ist deshalb immer wieder Austragungsort zahlreicher bedeutender Sommer- und Wintersportveranstaltungen, wie die Snowboard-WM, FIS-Skirennen und auf der ersten Kunsteisbahn der Welt, Bob-, Rodel- und Skeletonbewerbe aller Stufen. In Verkennung der belasteten, außenpolitischen Reputation, die erst über 50 Jahre nach Ende des II. Weltkriegs mit der Eröffnung des Dokumentationszentrums Obersalzberg eine erste Aufhellung fand, bewarb sich Berchtesgaden in den 80ern trotz Unterstützung hoher bayerischer Politiker, unter ihnen der damalige Ministerpräsident Franz Josef Strauß, erfolglos um die olympischen Winterspiele 1992. Mit dem Abzug der US-Streitkräfte 1996 ging die Nutzung der Liegenschaften auf dem Obersalzberg an den Freistaat Bayern als Eigentümer über. Dieser beschloss, zügig ein Dokumentationszentrum auf dem Obersalzberg einzurichten, welches dann im Oktober 1999 eröffnet wurde. Das letzte große Bauprojekt am Obersalzberg umfasst den Abriss des von der US-Armee „General Walker“ genannten ehemaligen Platterhofes, um die Voraussetzungen für den Bau eines 5-Sterne Ressort-Hotels in der Nähe zu schaffen. Eine Bürgerinitiative beantragte 2004/2005 einen Bürgerentscheid in den fünf Gemeinden des Talkessels, mit dem Ziel, die Gemeinden zu einer Großgemeinde zusammen zu legen. Lediglich in Berchtesgaden hatte der Bürgerentscheid mit über 60% Zustimmung Erfolg, scheiterte hingegen zeitgleich in Schönau am Königssee und Bischofswiesen. Daraufhin verzichteten die Initiatoren auf die Abhaltung der später terminierten Abstimmung in Ramsau und Marktschellenberg. Aus der Tatsache, dass man bis in die 90er Jahre des letzten Jahrhunderts vorwiegend auf den Tourismus als Wirtschaftssektor gesetzt hat, die Aufenthaltsdauern aber rückläufig sind, entsteht die Herausforderung, eine wirtschaftliche Struktur zu schaffen, die qualifizierte Arbeitsplätze für die Zukunft garantiert und ein Ausbluten der Bevölkerung verhindert. Auch ein Umdenken in den Strukturen des Tourismus ist erst in den Anfängen, wird aber für den Fortbestand der Lebensqualität in der Region immer weiter an Bedeutung gewinnen. Ein Element des Strukturwandels soll die Stärkung des Umweltbereichs in Berchtesgaden sein. Auf Beschluß des Bayerischen Kabinetts soll auf dem Gelände des seit dem Abzug der Amerikaner leerstehenden Hotels "Berchtesgadener Hof" das Haus der Berge für den Nationalpark Berchtesgaden entstehen.

Eingemeindungen

Die heutige Größe erhielt die Marktgemeinde im Zuge der Gebietsreform 1972. Hierbei kamen zum Markt Berchtesgaden die bis dahin selbständigen Gemeinden Salzberg, Maria Gern und Au (bestehend aus Oberau und Unterau).

Geographie

Nationalpark Berchtesgaden Berchtesgaden ist umgeben von den Berchtesgadener Alpen. Wenige Kilometer südlich liegt am Fuße des Watzmanns der Königssee sowie die Gemeinde Schönau am Königssee. Hier beginnt die Deutsche Ferienroute Alpen-Ostsee. Nach Nordwesten hin ist Berchtesgaden über Bischofswiesen und den Hallthurmer Berg mit Bad Reichenhall (18 km entfernt) verbunden. Hier führt auch die einspurige Bahnstrecke nach Freilassing. Über die Ramsau und die Deutsche Alpenstraße gelangt man über den Schwarzbachwacht Pass nach Westen nach Zell am See. Nach Norden Marktschellenberg nach Salzburg (24 km) die wichtigsten Anfahrtsrouten. Über den höher gelegenen Ortsteil Oberau gelangt man Richtung Osten nach Hallein. Die Königsseeerache und Ramsauer Ache vereinigen sich am Bahnhof zur Berchtesgadener Ache, die aber ab der österreichischen Grenze wieder Königsseeache heißt.

Wappen

Die beiden Schlüssel auf rotem Grund erinnern an die Schutzpatrone der Stiftskirche Petrus und Johannes. Die silbernen Lilien auf blauem Grund stammen von der Mitstifterin Gräfin Imingar von Sulzbach. Schon im 17. Jahrhundert führte die Berchtesgadener Fürstprobstei dieses Wappen und hatte bis zur Vereinigung des Berchtesgadener Lands mit Bayern in der Mitte das Wappen des Fürstprobst.

Religion

Berchtesgaden war als kirchliches Fürstentum stark katholisch geprägt. Am 26. Oktober 1732 erließ Fürstprobst Cajetan Nothaft ein Emigrationspatent, wonach im April des folgenden Jahres 800 Protestanten bzw. lutherische Christen Berchtesgaden zu verlassen hatten. Ähnliches geschah zur gleichen Zeit auch im nahen Salzburg; insgesamt waren dabei etwa 20.000 Menschen betroffen. Man gestand ihnen lediglich zu, nicht im Winter abziehen zu müssen - aber vor dieser unfreiwilligen Emigration hatte jede Person noch fünf Gulden als Abzugssteuer zum Loskauf aus der Leibeigenschaft zu zahlen (Quelle: Manfred Feulner in Berchtesgaden - Geschichte des Landes und seiner Bewohner, Berchtesgaden 1985). Als Beispiele für die Wiederansiedelung der Evangelischen in anderen Gebieten seien die „Salzburger Häuser“ in Hamburg-Harburg und die Gründung mehrerer Ortschaften in Ostpreußen durch die Salzburger Exulanten nach Gewährung eines Einwanderungspatents durch den Soldatenkönig erwähnt. Ludwig Ganghofer hat diese Thematik in seinem Roman Das große Jagen verarbeitet. Bis zum Aufkommen des Tourismus blieb es danach bei einer nahezu ausschließlich katholischen Bevölkerung. Um die Jahrhundertwende wurde die erste evangelische Kirche in Berchtesgaden errichtet um dem Zustrom von evangelischen Gästen, die oftmals über einen Zweitwohnsitz in Berchtesgaden verfügten, Rechnung zu tragen. Zur katholischen Pfarrei St. Andreas gehören:
- Stiftskirche St. Peter und Johannes der Täufer am Schlossplatz
- Pfarrkirche St. Andreas am Rathausplatz (gleich neben der Stiftskirche)
- Franziskanerkirche am Fraziskanerplatz
- Wallfahrtskirche Maria Gern in Maria Gern
- Maria am Berg, gelegen im Ortsteil Salzberg Zur evangelischen Kirchengemeinde Berch