MINERALEN

MINERALEN
Een mineraal is een homogeen in de natuur ontstaan bestanddeel van de aardkorst. De wetenschap, die zich bezighoudt met de studie van mineralen is de mineralogie.
Zware mineralen hebben een soortelijke massa of dichtheid van meer dan 2.9 kg/m3. Edelstenen zijn mineralen, die harder zijn dan kwarts en die worden gebruikt als sieraad. De studie van edelstenen is de gemmologie of edelsteenkunde. Zie ook edelstenenen en mineralen. Klik hier.
Edele metalen zijn metalen, die in de natuur niet worden aangetast door oxidatie.
Het gewicht van edelstenen en goud wordt uitgedrukt in karaat. Karaten waren de zaadjes van een Johannesbroodboom. Ze werden in het Midden-Oosten gebruikt voor het wegen van edelstenen. 1 karaat = 0,2 gram.

Een zelfde stof kan zich voordoen in verschillende aggregatietoestanden (vast, vloeibaar of gasvormig). De meeste mineralen zijn vaste stoffen. Een belangrijke uitzondering is water, dat in alle drie aggregatietoestanden in de natuur voorkomt. Een andere uitzondering is kwik.
Sommige mineralen zijn, wat men bij metalen noemt gedegen (bestaan uit één element). De meeste zijn verbindingen.
Gesteenten zijn opgebouwd uit aggregaten van mineralen. Men kan ze o.a. determineren aan de hand van de mineralen waaruit ze zijn opgebouwd.

Bij het determineren van mineralen maakt men gebruik van diverse parameters of maatstaven of grootheden, waarmee stoffen of mengsels van stoffen kunnen worden beschreven.
De voornaamste kenmerken, die door geologen worden gebruikt om mineralen te determineren:
  1. kristallen.
  2. fysische eigenschappen.
  3. optische eigenschappen.
  4. diverse specifieke eigenschappen.
  5. chemische samenstelling.


KRISTALLEN
1. kristalstructuur
De opbouw van moleculen uit atomen heeft plaats volgens vaste patronen, die schematisch worden weergegeven in een chemische formule. Op haar beurt vindt de opbouw van mineralen uit ionen plaats in een georganiseerde regelmatige rangschikking, die het aanzien van het mineraal bepalen. Als de opbouw van een mineraal uit zijn samenstellende moleculen ongestoord kan plaatsvinden, dan worden er kristallen gevormd, met regelmatige kristalvlakken, van vaste vorm en in een vaste ligging t.o.v. elkaar. Samenklonteringen van kristallen noemt men wel (kristal) aggregaten.
Aggregaat (mineralogie)
In de mineralogie en kristallografie duidt de term aggregaat (van het Latijnse aggredi: naderen, gaan naar) op een samengroeisel van kristallen van een zelfde mineraal. De standen van de afzonderlijke kristallen zijn willekeurig, maar de vorm van het aggregaat is afhankelijk van de soort mineraal. Voorbeelden van aggregaten zijn de bergkristalvergroeiingen, en de gipsrozetten.

Anhedrisch (zonder enige kristalvorm).
Epixatie (afzetting van een mineraal, meestal in een dunne laag, op het kristaloppervlak van een ander mineraal).


2. symmetrie
  1. De hoek tussen de kristalvlakken kan men meten. De hoek tussen overeenkomstige vlakken blijkt bij alle kristallen van een zelfde soort constant.
  2. Een symmetrievlak verdeelt een kristal in twee delen, die elkaars spiegelbeeld zijn. Die twee delen zijn symmetrisch of gelijkvormig.
  3. Een middelpunt of symmetrisch centrum in een kristal is een punt, ten opzichte waarvan in meerdere richtingen symmetrie optreedt.


Voor extra uitleg over de symmetrie van kristallen, klik op SYMMETRIE.
Een symmetrielijn of symmetrieas loopt zodanig door een kristal, dat er in meerdere richtingen symmetrie optreedt t.o.v. die as. Draait men een kristal om zijn symmetrieas, dan kan men eenzelfde symmetrie in één omwenteling soms tweemaal, driemaal, viermaal of zesmaal waarnemen. Men spreekt dan van tweetallige, drietallige, viertallige of zestallige symmetrie. Verder kan een kristal méér dan één, b.v. 3 of 4 symmetrieassen hebben, die onder rechte of schuine hoeken t.o.v. elkaar kunnen staan.


3. kristalassen
Om tot een overzichtelijke indeling van kristalstelsels te komen, brengt men in een kristal een denkbeeldig systeem aan van kristalassen, evenwijdig aan de ribben van de elementaire kristalvorm. De lengte van deze assen spelen ook een rol.


4. kristalstelsels
Met behulp van bovengenoemde hulpmiddelen kan men elke kristalvorm definiëren en indelen in een van de 7 kristalstelsel.

-- kubisch.
-- tetragonaal.
-- hexagonaal.
-- trigonaal.
-- orthorombisch.
-- monoklien.
-- triklien.

Deze kristalstelsels gaan uit van enkelvoudige kristallen, maar er zijn talloze mengvormen en vervormingen denkbaar.
Mineraalaggragaten (vergroeiingen) zijn vaak met moeite toe te schrijven aan een kristalstelsel. Men maakt dan gebruik van nadere aanduidingen zoals niervormig, dendrietisch (vertakt), naaldvormig, schubvormig enz. Een geheel ander verschijnsel is, dat er op gesteenten soms dendrieten voorkomen, op boomtakken of mos gelijkende afzettingen van mangaan- of ijzerverbindingen.


FYSISCHE KENMERKEN
Voor het determineren van mineralen wordt er gebruik gemaakt van een scala van fysische of natuurkundige kenmerken van het mineraal.

1. dichtheid
Onder de dichtheid van een stof verstaat men de hoeveel massa van die stof die aanwezig is in een bepaald volume. Bv. gram per cm³. Globaal kan men zeggen: hoe zwaarder de ionenroosters, hoe hoger de soortelijke massa. Maar ook de stapeling van de ionen speelt een rol. Zo zijn bv. kwarts en tridymiet beide kiezelzuur (SiO2). Toch heeft kwarts door een dichtere stapeling een hogere dichtheid.

2. hardheid
Men kan de hardheid van een mineraal bepalen, door de weerstand tegen krassen of slijpen te bepalen. Omdat het moeilijk is hiervoor praktisch bruikbare absolute waarden vast te stellen, hanteert men de relatieve hardheid van een reeks mineralen. Mineraal B krast mineraal A en is dus harder; mineraal C krast B en is dus nog harder, enz. F. Mohs heeft hiervoor al in 1812 een nog steeds zeer goed bruikbare hardheidsschaal opgesteld. Nummer 1 is het zachtst, nummer 10 het hardst.

01. talk.jpg02. gips.jpg03. calciet.jpg04. fluoriet.jpg05. apatiet.jpg


06. orthoklaas.jpg07. kwarts.jpg08. topaas.jpg09. korund.jpg10. diamant.jpg


3. splijting
Als er bij breken van het mineraal een plat vlak ontstaat, dat verband toont met de kristalstructuur, dan spreekt men van een splijtvlak, ontstaan door splijting. Mica splijt zeer gemakkelijk in vergelijking met de meeste andere mineralen. Samen met de hardheid maakt de splijtbaarheid deel uit van de innerlijke samenhang van een mineraal, de cohesie. De splijtbaarheid hangt af van de innerlijke structuur van een mineraal. De splijtvlakken lopen in de richting van de minste weerstand. Bij sommige zijn alle splijtvlakken van dezelfde waarde (zoals bv: calciet), bij anderen hebben de splijtvlakken een verschillende waarde zodat ze gemakkelijker splijten in de ene dan in de andere richting. Ook de kracht die men moet zetten om te splijten kan een aanwijzing zijn voor de splijtbaarheidsgraad.
Dit zijn de verschillende onderverdelingen:
  1. Uitstekend: het kan in een richting in dunne plaatjes worden gespleten.
  2. Zeer Goed: Het kan gespleten worden in ruimtelijke lichamen.
  3. Goed: De splijtvlakken zijn niet duidelijk te zien en niet helemaal recht.
  4. Onvolkomen: Men kan niet goed zien hoe het gespleten kan worden en de vlakken zijn niet effen.
  5. Zeer onvolkomen: Het mineraal kan niet worden gespleten, meestal spreekt men dan ook van een breukvlak.


4. breuk
Als bij breuk van een mineraal, in tegenstelling tot een splijtvlak, het vlak onregelmatig is spreekt men van breukvlak. Een bekend voorbeeld hiervan is de schelpvormige breuk van bergkristal. Metalen hebben meestal een hakige breuk.

FLUORIET.
APOFYLLIET.
SMARAGD.
CERUSSIET .
ARAGONIET.
ORTHOKLAAS.

5. verwering Vb. pyriet.


OPTISCHE KENMERKEN
Optische kenmerken hangen samen met de invloed van de structuur van het mineraal bij op- en vooral doorvallende lichtstralen.
Men maakt gebruik van de volgende optische eigenschappen:

1. Doorzichtigheid
Afhankelijk van de lichtabsorbtie (het tegenhouden van het licht, als het ware het opslurpen van licht), is een mineraal
  1. transparant (doorzichtig), bv. bergkristal
  2. .
  3. niet doorzichtig, bv. amfibool Een dun laagje laat geen licht door; dun geslepen kan het mineraal doorschijnend of zelf doorzichtig zijn.
  4. doorschijnend, bv. opaal.
  5. ondoorschijnend bv. git.


2. Terugkaatsing, breking
Van een opvallende lichtstraal wordt een deel teruggekaatst (reflectie) en een ander deel, dat doordringt in het mineraal wordt van richting veranderd, zoals bij een stok, die men in water steekt (refractie of dubbele breking volgens een bepaalde brekingsindex).

3. Glans
De glans is de eigenschap van het mineraal om het licht te weerkaatsen. Deze eigenschap hangt af van veel factoren. Onder meer van de brekingsindex en het absorptievermogen van het licht, en de aard van het gedeelte dat onderzocht wordt. Hoe hoger de brekingsindex, hoe hoger de glans. Hoe ruwer het oppervlak van het mineraal is, hoe meer licht wordt geabsorbeerd en hoe meer de glans afneemt. De glans wordt bekeken bij daglicht en op een glad, niet geoxideerd en schoon gedeelte van het mineraal dat men wil onderzoeken. Weet dat de glans het sterkst is bij alleenstaande kristallen. Het herkennen van de glans zou simpel kunnen zijn, moest het niet verschillen van de toestand van het te onderzoeken stuk. Zo kan de glans op de kristalvlakken metaalachtig zijn en op een korrelig stukje mat. De glans van korrelige mineralen moet men dan ook het best onder een loep of microscoop onderzoeken.

De metaalglans is de sterkste glans en komt vaak voor bij ondoorzichtige mineralen. De glans is het best te zien op de splijtvlakken (galeniet).
Soms is er sprake van een half metaalglans of semi-metaalglans (cupriet).
De diamantglans is de sterkste glans onder de doorzichtige mineralen, hij ontstaat door een totale breking van het licht (diamant).
De glasglans komt vooral voor bij doorschijnende en transparante mineralen (kwarts).
De vetglans is veelal te wijten aan de oneffenheid van het oppervlak. De glans doet denken aan deze van vet papier (opaal).
De parelmoerglans kenmerkend voor half- tot doorzichtige mineralen. De glans doet denken aan het binnenste van een oesterschelp (gips).
De zijdeglans komt meest voor bij vezelachtige mineralen (asbest).
De matte glans is uiteraard de zwakste glansvorm en komt het meest voor bij aardachtige stukken (kaoliniet)

4. Kleur
De kleur is het resultaat van selectieve absorbtie van bepaalde golflengten van het witte licht. De kleur uit het kleurenspectrum die het minst wordt geabsorbeerd bepaalt de waarneembare kleur. De structuur en de chemische samenstelling zijn van invloed op dit proces en dus mede bepalend voor de kleur. Het aanduiden van een kleur is subjectief. Begrippen als donkerbruin en vuilwit zijn nogal rekbaar. Daarom maakt men wel gebruik van een kleurenkaart, waarmee men door vergelijking de juiste kleur bepaalt en deze dan kan aangeven met een codering. Veel gebruikt is de Munsell-kleurensysteem.

Er zijn 4 kleurgroepen
  1. de Achromatische (kleurloze) mineralen (leifiet).
  2. de Idiochromatische of gekleurde mineralen De kleur wordt bepaald door een bepaald element dat deel uitmaakt van het mineraal (azuriet)
  3. de Alochromatische mineralen, ze krijgen hun kleur door sporen van een element dat er toevallig in voorkomt. Hun kleur kan ook voorkomen door een fout in de kristalstructuur. In zo'n geval is er dan ook geen ander element verantwoordelijk voor hun kleur. (Een voorbeeld van een fout in de kristalstructuur is Rookkwarts.)
  4. de Pseudo-chromatische, er treden kleureffecten op in het kristal ten gevolge van optische verschijnselen. Deze effecten doen zich voor door breking, verstrooiing, ombuiging of refractie. Zo kun je in spleten van doorzichtige mineralen soms regenboogjes zien. Het asterisme (de ster) bij geslepen korund is het gevolg van het weerkaatsen van het licht op bepaalde deeltjes die in een bepaalde richting in het kristal staan.


5. Streep
Als men een mineraal krast op bv. ongeglazuurd porselein of aluminium, dan ontstaat er in veel gevallen een gekleurde streep, die kan helpen bij het determineren van het mineraal.
Voorbeeld: goud gekrast op een toetssteen van lydiet en zwarte hematiet geeft een rode streep.

6. Luminiscentie
Luminiscentie (het lichten van een stof onder invloed van een of andere straling, opgewekt door natuurkundige of chemische reacties, met uitzondering van de zuivere warmtestraling).
Fluorescentie is een van de vormen van luminiscentie. Bij bestraling met UV-stralen (ultra violet licht, dat zelf onzichtbaar is), geven sommige mineralen gekleurd licht af. Dit verschijnsel heet fluorescentie. Het deel van het kleurenspectrum dat zichtbaar wordt is een aanwijzing voor de aard van het mineraal. We kennen ook lichten door bestraling met Röntgenstralen. Verder is er ook nog fosforescentie.


DIVERSE KENMERKEN
Sommige mineralen hebben specifieke kenmerken, die determinatie mogelijk maken. Dat kan bv. betrekking hebben op magnetisme, radioactiviteit, electrische geleiding.


CHEMISCHE SAMENSTELLING EN INDELING VAN DE MINERALEN
Door chemische kwalitatieve analyse (bepalen uit welke elementen de stof is opgebouwd), kan men al enig inzicht krijgen in de samenstelling van het mineraal. Deze analyses kunnen een chemische formule opleveren, die de samenstelling van het molecuul weergeeft. Zo kan men in de meeste gevallen vaststellen met welk mineraal men te doen heeft. Er zijn 92 soorten natuurlijke atomen (chemische elementen, die op grond van hun atoomgewicht, vorm en eigenschappen zijn ingedeeld in het periodiek systeem der elementen). Sporenelementen zijn elementen, die in een gesteente voorkomen in een concentratie van minder dan 0.1% = 1000 ppm = 1000 parts per million. Grofweg gezegd is een molecuul opgebouwd uit atomen en een atoom uit een elektrisch positief geladen kern en een aantal negatief geladen electronen. Als deze ladingen elkaar in evenwicht houden, dan zijn de atomen waaruit het mineraal is opgebouwd neutraal. Is het saldo een positieve of negatieve lading, dan is er sprake van ionen. Anionen hebben een negatieve lading, kationen een positieve lading.
Een kation = het positieve deel van een molecuul bestaat vaak uit een metaal. Een anion = het negatieve deel van een molecuul wordt meestal gevormd door groepen atomen, zoals b.v. carbonaat, sulfaat, fosfaat,enz.
De moleculen van een mineraal kunnen verder nog kristalwater (chemisch gebonden H2O bevatten). Het mineraal is dan gehydrateerd. Vb. gips, dat chemisch gebonden water bevat.

Indeling naar chemische samenstelling:
Men deelt mineralen meestal in naar hun anionengroepen.

Elementen
De meeste mineralen bestaan uit moleculen, die zijn opgebouwd uit verschillende soorten atomen. Slechts weinig mineralen komen in de natuur gedegen voor. Vb.: platina (Pt), goud (Au), zilver (Ag), zwavel (S), koper (Cu), arseen (As), antimoon (Sb), bismut (Bi), ijzer (Fe) en koolstof (C) in de vorm van diamant of van grafiet. Tot de groep der gedegen mineralen van klasse 1 worden ook wel de verbindingen gerekend van 2 of meer metalen, meestal amalgamen Vb. landsbergiet (Ag5Hg8), een natuurlijke legering van zilver en kwik.

Sulfiden, verbindingen met zwavel, symbool S
Vb: marcasiet (FeS2), galeniet of loodglans (PbS), sfaleriet of zinkblende (ZnS).

Halogeenverbindingen
Verbindingen met fluor (symbool F), chloor (symbool Cl), broom (symbool Br), jodium (symbool J).
Vb: fluoriet of vloeispaat (CaF2), haliet of steenzout of keukenzout (NaCl).

Oxiden en Hydroxiden
Verbindingen met zuurstof (symbool O) of met de hydroxidegroep (symbool OH).
Vb: haematiet of bloedsteen (Fe2O3), korund (Al2O3).

De kiezelzuurgroep. (SiO2)
Hierin komen enkele uiterst bekende mineralen voor, zoals: kwarts, bergkristal, rozenkwarts, citrien, amethist, tijgeroog, onyx, chalcedoon, opaal (SiO2.nH2O).

Nitraten, Carbonaten en Boraten
Nitraten (verbindingen met NO3-groep).
Carbonaten (verbindingen met CO3-groep). Vb: aragoniet (CaCO3), magnesiet (MgCO3), dolomiet (CaMg( CO3)2), malachiet (CU2CO3(OH)2), sideriet (FeCO3).
Boraten (verbindingen met BO3-groep). Boraatgroep Klik hier.

Sulfaten, Chromaten, Molybdaten en Wolframaten
Sulfaten (verbindingen met een SO4-groep) Vb: bariet (BaSO4), anhydriet (CaSO4), gips (CaSO4.2H2O).
Een bijzondere vorm van gips is de bekende woestijnroos.
Chromaten (verbindingen met een CrO4-groep) Vb: chromiet (Fe2+Cr2O4), lopeziet (K2Cr2O7), crocoiet (PbCrO4).
Molybdaten (verbindingen met een MoO4-groep). Vb: wulfeniet (PbMoO4), ferrimolybdiet ((Fe3+2(MoO4)3·7(H2O)).
Wolframaten (verbindingen met een WO4-groep) Vb: ferberiet (Fe2+WO4), hübneriet (Mn2+WO4), wolframiet ((Fe,Mn)WO4)).

Fosfaten, Arsenaten en Vanadaten
Fosfaten (verbindingen met een PO4-groep) Vb: cornetiet (Cu3(OH)3PO4).
Categorie bevat de mineralen die fosfaationen bevatten. Klik hier.

Arsenaten (verbindingen met een AsO4-groep) Vb: adamiet (Zn2(AsO4)(OH)). Arsenaatgroep Klik hier.
Vanadaten (verbindingen met een VO4-groep) Vb: vanadiniet (Pb5(VO4)3Cl), carnotiet (K2(UO2)2(VO4)2·3(H2O)), mottramiet (PbCuVO4(OH)).

Silicaten (verbindingen met een SiO4-groep) Vb. Zirkoon (ZrSiO4)
Granaatgroep. Algemene formule: algemene formule A3B2(SiO4)3
Epidootgroep. Het mineraal epidoot is een calcium-ijzer-aluminium-silicaat met de chemische formule Ca2(Fe3+,Al)Al2(SiO4)(Si2O7)O(OH).

Pyroxeengroep. Algemene formule: XY(Si,Al)2O6 waarin:

X staat voor calcium, natrium, ijzer2+ en magnesium en (zeldzaam) zink, mangaan en lithium.
Y bevat kleinere ionen, zoals chroom, aluminium, ijzer3+, magnesium, mangaan, scandium, titanium, vanadium en zelfs ijzer2+).
Vb. aegirien (NaFe3+(Si2O6)).

Amfiboolgroep. Vb. hoornblende (Ca2(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2).

Glimmers of Micagroep. Algemene formule: (AB2-3X,Si)4O10(O,F,OH)2) waarin:

A staat meestal voor kalium, maar kan ook natrium, calcium, barium of cesium zijn.
B kan aluminium, lithium, ijzer, zink, chroom, vanadium, titanium, mangaan en/of magnesium bevatten.
X is gewoonlijk aluminium, maar kan ook berillium, boor en/of ijzer (3+) zijn.

Chlorietgroep.
Serpentijngroep.
Veldspaatgroep.
Zeolieten.


Een lijst met een overzicht van mineralen Klik hier.
Een lijst van naar een persoon genoemde mineralen Klik hier.

Selecteer het antwoord dat je het meest juist lijkt en/of vul in.