Apatit
Apatit (der Apatit) ist die Kurz- und Sammelbezeichnung für eine Gruppe chemisch ähnlicher, aber nicht näher bestimmter Minerale mit folgenden Mitgliedern:
| Mineralname | ehemaliger Name | chemische Zusammensetzung |
|---|---|---|
| Fluorapatit | Apatit-(CaF) | Ca5[F|(PO4)3][2] |
| Chlorapatit | Apatit-(CaCl) | Ca5[Cl|(PO4)3][2] |
| Hydroxylapatit | Apatit-(CaOH) | Ca5[OH|(PO4)3][2] |
| Fluorstrophit | Apatit-(SrOH) und Strontiumapatit | (Sr,Ca)5[(F,OH)|(PO4)3][3] |
| Carbonat-Fluorapatit | Karbonatfluorapatit | Ca5[F|(PO4,CO3OH)3][2] |
| Carbonat-Hydroxylapatit | Karbonathydroxylapatit | Ca5[OH|(PO4,CO3OH)3][2] |
| Hydroxylapatit-M | Apatit-(CaOH)-M und Klinohydroxylapatit | (Ca,Na)5[(OH,Cl)|(PO4,SO4)3][3] |
| Apatit | |
|---|---|
 | |
| Allgemeines und Klassifikation | |
| Chemische Formel | Ca5[(F,Cl,OH)|(PO4)3] |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Phosphate, Arsenate, Vanadate |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
8.BN.05 (8. Auflage: VII/B.39) 41.08.01.00 |
| Ähnliche Minerale | Beryll, Diopsid, Turmalingruppe |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | hexagonal |
| Kristallklasse; Symbol | hexagonal dipyramidal, 6/m |
| Häufige Kristallflächen | {1010}, {0001}, {1011} |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 5 |
| Dichte (g/cm3) | 3,2 |
| Spaltbarkeit | unvollkommen |
| Bruch; Tenazität | muschelig, spröde |
| Farbe | farblos, grün, braun oder weiß |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | durchsichtig bis undurchsichtig |
| Glanz | Glasglanz, Fettglanz |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nω = 1,631 bis 1,675[1] nε = 1,627 bis 1,668[1] |
| Doppelbrechung | δ = 0,004 bis 0,014[1] |
| Optischer Charakter | einachsig negativ |
| Pleochroismus | grüner Apatit schwach gelb, blauer Apatit sehr stark blau und farblos |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | löslich in HNO3 |
| Besondere Merkmale | nach Erhitzen Phosphoreszenz |
Apatit ist zudem Namensgeber der Apatit-Pyromorphit-Gruppe mit hoher (bis 100 %) und frei austauschbarer Konzentration von einfach negativen Fluor-, Chlor- beziehungsweise Hydroxidionen. Die allgemeine, chemische Formel für Apatit ist Ca5[(F,Cl,OH)|(PO4)3].
Alle Minerale gehören zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und kristallisieren im hexagonalen Kristallsystem mit der allgemeinen chemischen Zusammensetzung (Ca,Ba,Pb,Sr etc.)5[(F,Cl,OH)|(PO4,CO3OH)3] und entwickeln meist tafelige bis prismatische Kristalle, aber auch nierige bis traubige, kugelige, körnige, faserige und massige Mineral-Aggregate sowie stalagmite Formen und krustige Überzüge von variabler, oft aber grüner, brauner oder weißer Farbe.
Mit einer Mohs’schen Härte von 5 gehören die Apatite zu den mittelharten Mineralen, die sich mit dem Messer noch ritzen lassen. Sie dienen in der gleichnamigen Härteskala als Referenzmineral. Je nach Zusammensetzung haben die Apatite eine Dichte von 3,1 bis 3,8 g/cm3.
Etymologie
Der Name Apatit leitet sich ab von altgriechisch ἀπατάω apatáō, deutsch ‚täuschen‘, und wurde 1786 von dem deutschen Geologen Abraham Gottlob Werner geprägt.[1][4] Da das Mineral in so vielen Form- und Farbvariationen vorkommt, ist die Gefahr groß, dass es mit anderen Mineralien wie beispielsweise Beryll, Topas oder verschiedenen Turmalinen verwechselt wird.
Einzelminerale und Varietäten
- Fluorapatit – sehr häufiges Vorkommen, entweder farblos oder in den Farben weiß, gelb, rosa, blau, violett, grün, braun
- Chlorapatit – eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß oder verschiedenen Gelbtönen
- Hydroxylapatit – eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß, verschiedenen Grautönen oder gelb
- Apatit-Katzenauge
- Spargelstein – gelblich-grün
- Mangualdit – manganhaltiger Apatit[3]
- Moroxit – bläulich-grün, violett, rot
Bildung und Fundorte
Apatit kommt hydrothermal in Pegmatiten und metamorphem Kalkstein vor, bildet sich aber auch in magmatischem Gestein oder aus organischem Material in Sedimentgestein. Häufig entstehen Apatite durch Biomineralisation, sei es in Gesteinsformationen, im Boden, als unerwünschter Zahnbelag, in Knochen usw.; hier aber immer in ganz bestimmten Mikro-Umweltbedingungen.
Fundorte sind unter anderem Brasilien, die Volksrepublik China, Indien, Clear Lake/Ontario in Kanada, Madagaskar, Marokko, Mercado und Durango in Mexiko, Myanmar (Oberbirma), Dusso in Pakistan, Halbinsel Kola in der Russischen Föderation, Fiesch in der Schweiz, Sri Lanka, Maine in den USA.
Synthese
Hydroxylapatit wird nach dem Tiselius-Verfahren synthetisiert:
Dazu wird im ersten Schritt aus Calciumchloridlösung (CaCl2) und Dinatriumhydrogenphosphatlösung (Na2HPO4) die Verbindung Bruschit (Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat, CaHPO4·2H2O) hergestellt. Der sehr schlecht wasserlösliche Bruschit wird dann in Natronlauge (NaOH) gekocht, bis er sich in Hydroxylapatit umgewandelt hat.
Biologische Bedeutung und Verwendung
In Lebewesen
Hydroxylapatit ist ein wichtiger Grundbaustein beim Aufbau von Knochengewebe. Die Osteoblasten sind in der Lage, das Mineral aus Phosphat- und Calcium-Ionen zu erzeugen und Hydroxylapatit variabel in den Knochen einzubauen. So bestehen zum Beispiel die Knochen des Körperskeletts aus etwa 50 %, das Dentin (Zahnbein) aus etwa 70 % und der Zahnschmelz aus etwa 97 % Hydroxylapatit. Auch in Nierensteinen können Anteile von Apatit enthalten sein.
Als Rohstoff
- Apatit ist ein wichtiges Erz zur Gewinnung von Phosphor und damit zur Herstellung von Düngemittel und Phosphorsäure für die Chemische Industrie.
- In der Medizin wird die Varietät Hydroxylapatit als künstlicher Knochenersatz (englisch bone graft), zum Teil in Kombination mit Calciumphosphat, oder als bioaktive Beschichtung von Titan-Implantaten zur Verbesserung des Knocheneinbaus eingesetzt.
- Hydroxylapatit dient bei der chromatografischen Trennung von Proteinen als stationäre Phase in der Säule.
Als Schmuckstein
Zunehmend sind Apatite auch in der Schmuckindustrie von Bedeutung, besonders Schmucksteine mit Katzenaugeneffekt. Allerdings ist eine Verarbeitung durch die große Empfindlichkeit gegen Säure und Wärmezufuhr schwierig. Farbveränderungen sind schon bei geringer Erhitzung oder starkem Licht möglich.
Siehe auch
Literatur
- W. E. Tröger, U. Bambauer, F. Taborsky und H. D. Trochim (1981): Optische Bestimmung gesteinsbildender Minerale, Teil 1: Bestimmungstabellen. Stuttgart (Schweizerbarth).
- Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie, Nebel Verlag, ISBN 3-89555-076-0
- Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine, BLV Verlags-GmbH München (1976/1989), ISBN 3-405-12488-3
- Schmittner Karl-Erich und Giresse Pierre, 1999. Micro-environmental controls on biomineralization: superficial processes of apatite and calcite precipitation in Quaternary soils, Roussillon, France. Sedimentology 46/3: 463–476.
Weblinks
Einzelnachweise
- Mindat – Apatite group
- Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 466, 467.
- Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. 5. Auflage. Christian Weise Verlag, München 2008, ISBN 3-921656-17-6.
- Patrick D. Roycroft, Martine Cuypers: The Etymology of The Mineral Name ‘Apatite’: A Clarification. In: Irish Journal of Earth Sciences. Band 33, 2015, S. 71–75, doi:10.3318/ijes.2015.33.71, JSTOR:10.3318/ijes.2015.33.71.