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Dichte

Dichte, spezifisches Gewicht:

Jedes Mineral besitzt ein spezifisches Gewicht. Es entspricht zahlenmäßig der Dichte des Minerals: dem Verhältnis von Gewicht eines Minerals zu seinen Volumen. Einfacher ausgedrückt könnte man sagen: So dicht sind die Teilchen eines Minerals gepackt, um in einen bestimmten Raum zu passen. Viele Teilchen in einem bestimmten Raum bedeuten mehr Gewicht, weniger Teilchen entsprechend weniger . Insofern sind spezifisches Gewicht und Dichte zahlenmäßig identisch. Die ebenfalls gebrauchte Bezeichnung Wichte macht diesen Zusammenhang deutlich. Das spezifische Gewicht eines Minerals läßt sich mit Hilfe einer Balkenwaage oder einer guten Federwaage und folgender Formel leicht berechnen: Dichte = Gewicht des Minerals Volumen des Minerals Beispiel: Zunächst wiegt man die zu bestimmende Mineralprobe. Wir erhalten 45 g Daraufhin wiegt man die Mineralprobe frei in einem Glas Wasser hängend erneut. Das Mineral muß vollständig mit Wasser bedeckt sein. Die Probe ist scheinbar leichter geworden: Wir erhalten 30g Der durch den Auftrieb des Wassers erzeugte Gewichtsunterschied von 15g entspricht dem Gewicht des verdrängten Volumens an Wasser, das mit dem Volumen des Minerals identisch ist, da Gewicht und Volumen des Wasser zahlenmäßig identisch sind (1g Wasser hat genau 1ml Volumen). Genaugenommen gibt es einen kleinen physikalischen Unterschied zwischen Dichte und spezifischem Gewicht. Spricht man von Dichte, so muß der Wert physikalisch korrekt in der Einheit g/cm3 angegeben werden, da die Definition für Dichte von Gewicht pro Volumen ausgeht . Die Definition von spez. Gewicht geht vom Gewicht des Minerals bezogen auf das Gewicht des verdrängten Wassers aus. Die Einheiten sind gleich und können gekürzt werden. Dies zum Thema physikalische Spitzfindigkeiten. Der Zahlenwert ist wie gesagt dennoch identisch. Setzen wir nun die erhaltenen Werte in die Formel ein: Spezifisches Gewicht = 45g = 3 15g Dichte = 45g = 3 g/ml 15cm3 Als spezifisches Gewicht erhalten wir den Wert 3. Demnach könnte es sich bei der Mineralprobe um Aragonit handeln. Die Dichte eines Minerals ist innerhalb eines Kristalls in allen Richtungen gleich. Die meisten Minerale besitzen eine Dichte von 2 bis 2,5. Bei Erzmineralen ist sie höher.

Dolomit

Der Dolomit, der Bruder des Kalksteins:

Ein sehr nahe verwandtes und auch optisch kaum unterscheidbares Gestein ist der Dolomit. Dolomit kann noch im Meeresbecken aus ausgefälltem Kalkstein hervorgehen. Bei der Dolomitisierung werden unter hohem Wasserdruck in der Tiefsee allmählich Kalzium-Ionen durch Magnesium-Ionen ersetzt. „Idealer“ Dolomit (CaMg(CO3)2) besteht je zur Hälfte aus Kalzium- und Magnesium-Ionen.

durchsichtig

Warum ist Glas oder ein reiner, gut auskristallisierter Bergkristall durchsichtig ?

Die perfekte Kristallform eines gut auskristallisierten und unbeschädigten Bergkristalls bewirkt große Faszination bei seinem Betrachter. Dabei ist eine seiner wichtigsten Eigenschaften seine Klarheit. Deshalb sind seltenere, besonders klare Kristalle bei Sammlern auch begehrter. Doch wie kommt eigentlich diese Klarheit zustande, die man natürlich auch bei anderen Mineralen und bei Glas findet? .

Lichtteilchen bringen Elektronen zum Schwingen

Licht kann in Glas sowie in Bergkristall eindringen, weil sie glatte Oberflächen besitzen und das Licht nicht an vielen winzigen Flächen reflektiert wird. Außerdem sind im Kristallinneren keine reflektierenden Grenzflächen vorhanden. Licht kann als Energieteilchen oder sogenanntes Photon interpretiert werden. Es wird absorbiert, wenn es auf Teilchen trifft, auf die es seine Energie überträgt. Diese Teilchen fangen dann an zu schwingen. In einem Metall beispielsweise sind sehr viele Elektronen vorhanden, die sich frei bewegen können. Der elektronenerfüllte Raum in einem Metall wird deshalb auch als Elektronengas bezeichnet. Lichtteilchen, die in das Metall eindringen kollidieren mit den freien Elektronen im Elektronengas des Metalls und übertragen dabei ihre Energie auf die Elektronen. Die Lichtteilchen, die ja nur aus aus reiner Energie bestehen, werden dabei absorbiert. Da die Elektronen in einem Metall frei beweglich sind lassen sie sich sehr leicht zur Schwingung anregen. Die Schwingungsenergie äußert sich als Wärme. Das Metall erscheint dann als schwarz. In einem Bergkristall sind sehr viel weniger Elektronen vorhanden. Diese sind außerdem im Kristallverband des Siliziumdioxids nicht frei beweglich sondern in festen Atombindungen integriert. Die Wahrscheinlichkeit, dass Lichtquanten mit einem Elektron zusammenzustoßen ist in einem Bergkristall oder in Glas sehr viel geringer. Ein Lichtstrahl findet seinen Weg durch Glas oder Bergkristall also leichter. Gefärbtes Glas enthält Metalle wie Mangan, Eisen oder Kobalt. Deren Elektronen absorbieren zumindest einen Teil der Lichtenergie. Der Rest ist als bestimmte Farbe sichtbar. Die Lichtdurchlässigkeit von Stoffen nennt man auch Transparenz. Ein lichtundurchlässiges Mineral wird als opak bezeichnet. Die klarsten, unverzwillingten Bergkristalle dienen in der Hochfrequenztechnik als Schwingquarze und sind aus der Elektronik nicht mehr wegzudenken. Der technische Bedarf wird jedoch heute fast ausschließlich aus künstlich gezüchteten Kristallen gedeckt.

Tönen von Rauchquarz.

Rauchquarz, Morion oder fälschlicherweise auch Rauchtopas genannt werden Bergkristalle, die aufgrund langzeitiger Einwirkung von natürlicher radioaktiver Strahlung des umgebenden Gesteins eine graue Trübung erhalten oder gar schwarz werden. Durch radioaktive Strahlen werden Atome aus dem Kristallverband entfernt, indem die Elektronen ihrer Atombindungen durch Lichtteilchen angeregt werden. Die entstandenen Lücken werden durch freie Elektronen aus der Strahlung aufgefüllt. Sie absorbieren wiederum die Energie von Lichtteilchen, wodurch Kristalle eine dunkle Tönung erhalten.

Fälschungen durch Bestrahlen

Oft werden klare Bergkristalle durch radioaktive Bestrahlung künstlich getönt. Andere Minerale werden erst durch Bestrahlung farbig oder ihre Farbe verändert sich. Der Mineralienmarkt ist übersäht von solchen Fälschungen, besonders bei tiefschwarzen Morionen sollte man vorsichtig sein.

Dynamometamorphose

Durch Erdbewegungen in Störungszonen können Gesteinsschichten stark deformiert werden. Durch Verbiegen kommt es zur Erwärmung der Gesteine und vereinzelt sogar zu kurzzeitigen Aufschmelzungen. Dabei entstehen auch Gesteinsgläser mit amorpher Struktur, sogenannte Kakirite. Zum Bruch der Gesteinschichten kommt es dabei selten. Umkristallisierungen sind ebenfalls eher die Ausnahme. Es entsteht lediglich vereinzelt Quarz, Albit und Muskovit aus Kalifeldspäten.