Chemisches Element :
n. m. – Ein Baustein der Materie, der durch Atome mit einer bestimmten Anzahl von Protonen im Atomkern definiert ist. Diese Anzahl ist die sogenannte Ordnungszahl.
Ein chemisches Element kann verschiedene Isotope besitzen: Diese haben gleich viele Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen.
(Nach Foucault & Raoult, 2010)
Das Periodensystem, erstmals vom russischen Chemiker Dmitri Mendelejew 1869 erstellt, ordnet alle bekannten chemischen Elemente nach ihrer Ordnungszahl – von links nach rechts und von oben nach unten.
Vom Element zum Mineral
Ein Mineral besteht aus einem oder mehreren chemischen Elementen, die sich in einer regelmäßigen Anordnung (Kristallstruktur) verbinden.
Anhand der chemischen Zusammensetzung und Struktur lassen sich Mineralien in Hauptklassen einteilen:
- Elemente (nativ) Reinstoffe aus nur einem Element
- Sulfide & Sulfosalze Verbindungen mit Schwefelionen (S²⁻)
- Oxide & Hydroxide Verbindungen mit Sauerstoff (O²⁻) oder Hydroxidionen (OH⁻)
- Halogenide Verbindungen mit Halogen-Ionen (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, At⁻)
- Carbonate Verbindungen mit dem Carbonat-Ion (CO₃²⁻)
- Phosphate Verbindungen mit dem Phosphat-Ion (PO₄³⁻)
- Sulfate Verbindungen mit dem Sulfat-Ion (SO₄²⁻)
- Silicate Verbindungen aus Silicium und Sauerstoff – sehr häufig in der Erdkruste
Die Silikate – eine vielfältige Familie
Silikate machen etwa 90 % der Erdkruste aus. Sie bestehen aus sogenannten Tetraedern: einem Siliciumatom (Si) und vier Sauerstoffatomen (O), die ein regelmäßiges Vierflächner bilden. Je nach ihrer Vernetzungsstruktur werden sie in 7 Unterklassen gegliedert:
- Nésosilikate Einzelne Tetraeder (SiO₄⁴⁻)
- Sorosilikate Paare von Tetraedern verbunden durch ein O-Atom
- Cyclosilikate Ringe aus 3, 4 oder 6 Tetraedern
- Inosilikate (einfach) Kettenstruktur aus Tetraedern
- Inosilikate (doppelt) Doppelkettige Struktur
- Phyllosilikate Tetraeder bilden Blattschichten
- Tectosilikate Raumgitter mit vollständiger Vernetzung aller 4 O-Atome
Wie bei lebenden Organismen können auch die großen Klassen der Minerale in Unterklassen und sogar in Gruppen unterteilt werden. Ein Beispiel dafür sind die Silikate, die in 7 Unterklassen eingeteilt sind, je nach Struktur der Silizium- und Sauerstoffatome.
Die Nesosilikate bestehen aus Tetraedern, die aus einem Siliziumatom und drei Sauerstoffatomen aufgebaut sind.
Die Sorosilikate bestehen aus Paaren solcher Tetraeder, die durch ein Sauerstoffatom miteinander verbunden sind.
Die Cyclosilikate bestehen aus sechs Tetraedern, die durch ein Sauerstoffatom zu einem Ring verbunden sind.
Die Inosilikate bestehen aus Ketten von Tetraedern, die durch ein gemeinsames Sauerstoffatom miteinander verbunden sind.
Die Inosilikate können auch Doppelketten bilden, indem zwei Ketten durch ein zusätzliches Sauerstoffatom der Tetraeder verbunden werden.
Die Phyllosilikate sind Minerale, die in Schichten aufgebaut sind. Diese Schichten entstehen durch die Verbindung der Tetraeder über drei ihrer Sauerstoffatome in zwei Raumrichtungen.
Die Tektosilikate (zu denen auch Quarz gehört) bestehen aus Tetraedern, die in allen drei Raumrichtungen über ihre vier Sauerstoffatome miteinander verbunden sind.