Mineralien verstehen: Zusammensetzung, Eigenschaften & Entstehung

Was ist ein Mineral?

Mineralien, die aus Elementen bestehen, sind die Bausteine von Gesteinen. Obwohl nur wenige Dutzend Mineralien häufig sind, wurden laut David Walker, Higgins Professor für Geologie an der Columbia University, bisher etwa 3.500 Mineralien entdeckt.

Ein Mineral ist ein natürlich vorkommendes, anorganisches, festes Element oder Verbindung mit einer bestimmten Kristallform und einer gut definierten chemischen Zusammensetzung.

Eigenschaft 1: Natürlich vorkommend

Mineralien sind Nebenprodukte geologischer Prozesse in der Natur und werden nicht von Menschen in einem Labor hergestellt.

Eigenschaft 2: Fest

Mineralien haben bei normalen Temperaturen und Drücken an der Erdoberfläche keine flüssigen oder gasförmigen Komponenten (siehe „Eigenschaft 4: Bestimmte Kristallform“).

Eigenschaft 3: Anorganisch

Wissenschaftler verwenden das Wort „anorganisch“, um sich auf den „nicht lebenden Teil unserer Welt“ zu beziehen, wie die Chemie-Buchautoren Theodore Brown, H. LeMay und Bruce Bursten schreiben. Genauer gesagt enthalten anorganische Verbindungen (Verbindungen sind jede Kombination von zwei oder mehr Elementen) eine Kombination von Elementen ohne jeglichen Kohlenstoff. Wissenschaftler verwenden das Wort „organisch“, um Verbindungen zu beschreiben, die aus Kohlenstoff plus einem anderen Element oder Elementen bestehen, normalerweise Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel – Elemente, die in allen lebenden Organismen vorkommen. Um als Mineral klassifiziert zu werden, muss eine Substanz anorganisch sein und nicht das Ergebnis eines biologischen oder biochemischen Prozesses, wie dem Verfall toter Organismen.

Eigenschaft 4: Bestimmte Kristallform

Die innere Struktur eines Minerals hat eine feste und geordnete geometrische Anordnung von Atomen, die eng beieinander liegen. Eine solche geordnete molekulare Struktur wird als „kristallin“ bezeichnet und gilt für alle Feststoffe.

Eigenschaft 5: Gut definierte (bestimmte) chemische Zusammensetzung

Mineralien haben eine homogene Chemie, was bedeutet, dass dieselben Elementarkomponenten im gesamten Mineral gefunden werden (siehe „Mineralgruppen“), unabhängig von seiner Reinheit.

Mineralgruppen

Silikate, der häufigste Mineralientyp, enthalten ein Metall plus Silizium und Sauerstoff – zum Beispiel Olivin (Mg,Fe SiO2).

Nichtsilikat-Mineralgruppen umfassen native Elemente, Oxide, Sulfide, Sulfate und Halide.
Native Mineralien, wie Kupfer, Silber und Gold, bedeuten, dass ein Element nur mit sich selbst verbunden ist.
Oxide, wie Hämatit (Fe2O3), enthalten ein Metall plus Sauerstoff.
Sulfide, wie Pyrit (FeS2), enthalten ein Metall und Schwefel.
Halide, wie Halit (NaCl), enthalten ein Metall plus Chlor.
Carbonate, wie Calcit (CaCO3), enthalten ein Metall plus Kohlenstoff und Sauerstoff.
Sulfate, wie Gips (CaSO4), enthalten ein Metall plus Schwefel und Sauerstoff.