Covellin
Covellin, veraltet auch als Kupferindig oder Blaues Kupferglas sowie unter seiner chemischen Bezeichnung Kupfer(II)-sulfid bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Sulfide und Sulfosalze“. Er kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung CuS, besteht also zu gleichen Teilen aus Kupfer und Schwefel.
| Covellin | |
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen |
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| Chemische Formel | CuS |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Sulfide und Sulfosalze |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
2.CA.05a (8. Auflage: II/B.15) 02.08.12.01 |
| Ähnliche Minerale | Bornit, Chalkosin, Chalkopyrit |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | hexagonal |
| Kristallklasse; Symbol | dihexagonal-dipyramidal; 6/m 2/m 2/m[1] |
| Raumgruppe | P63/mmc (Nr. 194)[2] |
| Gitterparameter | a = 3,79 Å; c = 16,34 Å[2] |
| Formeleinheiten | Z = 6[2] |
| Häufige Kristallflächen | {0001}, {1011}, seltener {1013}, {1014}[3] |
| Zwillingsbildung | keine |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 1,5 bis 2 (VHN100 = 128–138)[4] |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 4,6 bis 4,76; berechnet: 4,602[4] |
| Spaltbarkeit | vollkommen nach {0001}[4] |
| Bruch; Tenazität | uneben; biegsam in dünnen Blättchen[4] |
| Farbe | indigoblau bis blauschwarz |
| Strichfarbe | grau bis schwarz |
| Transparenz | undurchsichtig, in dünnen Blättchen durchscheinend |
| Glanz | halbmetallisch |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nω = 1,450 nε = 2,620[5] |
| Doppelbrechung | δ = 1,170[5] |
| Optischer Charakter | einachsig positiv |
| Pleochroismus | sichtbar: blau bis blauweiß |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | löslich in Salpetersäure |
Covellin ist im Allgemeinen undurchsichtig und nur in sehr dünnen Spaltblättchen durchscheinend. Er entwickelt nur selten gut ausgebildete, tafelige bis blättrige Kristalle von bis zu 10 cm Größe. Meist findet er sich in Form feinkörniger Krusten oder pulvriger Anflüge auf anderen Mineralen. Frische Covellin-Proben sind von charakteristischer, indigoblauer bis blauschwarzer Farbe und weisen einen fettigen bis halbmetallischen Glanz auf. An der Luft läuft das Mineral nach einiger Zeit teilweise schwärzlich oder buntfarbig[6] an und wird matt.
Etymologie und Geschichte
Erstmals beschrieben wurde das Mineral 1815 durch Johann Carl Freiesleben als „Kupfererz von ausgezeichnet dunkel lasur-, indig- oder schwärzlichblauer Farbe, die auf dem Bruche etwas lichter und frischer als an der Oberfläche ist, wo sie bald schwärzlich anläuft“, das in der Nähe von Sangerhausen im „Carolinenschacht“ (gegen Morgen) teilweise in Form dicker Platten und Lagen zwischen Lagen im Kupferschiefer entdeckt wurde. Freiesleben vermutete hinter dem blauen Kupferglas eine neue Mineralart und ordnete es zwischen Buntkupfererz (Chalkopyrit) und Kupferglas (Chalkosin) ein, erwähnte aber zusätzlich, dass es von Klaproth als eine Varietät von Buntkupfererz angesehen wird.[7]
1818 zitierte August Breithaupt die Entdeckung von Freiesleben in seinem Werk Handbuch der Mineralogie, stellte aber fest, dass das Mineral nicht wie vermutet nur ein angelaufenes Buntkupfererz oder -glas, sondern durchgehend von blauer Farbe und unmetallisch war. Er bezeichnete das Mineral daher nach seiner charakteristischen Farbe als Kupferindig, ohne allerdings seine chemische Zusammensetzung zu bestimmen.[8]
Die genaue chemische Zusammensetzung wurde erst 1827 von Nicola Covelli (auch Niccolò Covelli, 1790–1829)[9] am Material vom Vesuv und Friedrich August Walchner (1799–1865) an Proben der Grube Haus Baden (Badenweiler, Baden-Württemberg) bestimmt.[10]
Seinen bis heute gültigen Namen Covellin legte schließlich 1832 François Sulpice Beudant fest, der das Mineral nach dem italienischen Mineralogen Nicola Covelli (Niccolò Covelli; 1790–1829) benannte.[11]
Klassifikation
Bereits in der 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte Covellin zur Klasse der „Sulfide und Sulfosalze“ und dort zur Abteilung der „Sulfide mit dem Stoffmengenverhältnis von Metall (M) : Schwefel (S) = 1 : 1“, wo er unter der Rubrik Weitere Strukturtypen als Namensgeber die „Covellin-Reihe“ mit der System-Nr. II/B.15 und den weiteren Mitgliedern Idait, Klockmannit und Valleriit sowie im Anhang mit Vulcanit bildete.
Im Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser klassischen Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. II/C.22-10. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Abteilung „Sulfide mit Metall : S,Se,Te ≈ 1 : 1“, wo Covellin zusammen mit Erazoit, Idait, Klockmannit und Nukundamit eine eigenständige, aber unbenannte Gruppe bildet (Stand 2018).[12]
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte[13] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Covellin ebenfalls in die Abteilung der „Metallsulfide, M : S = 1 : 1 (und ähnliche)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach den in der Verbindung vorherrschenden Metallen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „mit Kupfer (Cu)“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 2.CA.05a bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Covellin in die Klasse der „Sulfide und Sulfosalze“ und dort in die Abteilung der „Sulfidminerale“ ein. Hier ist er zusammen mit Klockmannit in der „Covellingruppe“ mit der System-Nr. 02.08.12 innerhalb der Unterabteilung „Sulfide – einschließlich Seleniden und Telluriden – mit der Zusammensetzung AmBnXp, mit (m+n) : p = 1 : 1“ zu finden.
Kristallstruktur
Covellin kristallisiert isotyp mit Klockmannit im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe P63/mmc (Raumgruppen-Nr. 194) mit den Gitterparametern a = 3,79 Å und c = 16,34 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.[2]
Im Vergleich mit anderen Verbindungen, deren Verhältnisformel ebenfalls AB ist und die meist in dichtesten Kugelpackungen kristallisieren, ist Covellin deutlich komplizierter gebaut. Von den sechs in der Elementarzelle vorhandenen Schwefelatomen liegen vier, ähnlich wie die Schwefelatome in Pyrit oder Patrónit, als zwei Disulfid-Anionen (S22−) mit einer Bindungslänge von d(S–S) = 2,07 Å vor. Bei den übrigen zwei Schwefelatomen handelt es sich um isolierte Sulfidanionen (S2−) vor. Bei den Kupferkationen sind ebenfalls zwei verschiedene Gruppen vorhanden. Vier der Kationen sind einfach geladen (Cu+) und tetraedrisch von Schwefel umgeben. Eine Ecke des Tetraeders besteht aus einem einzelnen Sulfidanion und die übrigen drei Ecken von Schwefelatomen gebildet, die Teil eines Disulfid-Anions sind. Die beiden weiteren Kupferatome sind zweifach geladen (Cu2+) und trigonal-planar von drei einzelnen Schwefelanionen umgeben.[14]
| Kristallstruktur von Covellin |
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| Farbtabelle: __ Cu __ S |
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Eigenschaften
Mit einer Mohshärte von 1,5 bis 2 gehört Covellin zu den weichen Mineralen, die sich ähnlich wie das Referenzmineral Gips (2) mit dem Fingernagel ritzen lassen. Aufgrund seines schichtförmigen Aufbaus lässt sich das Mineral zudem sehr leicht in dünne, biegsame Blättchen spalten.
Covellin besitzt ungewöhnliche optische Eigenschaften. Bedingt durch eine hohe Dispersion ändert sich die Farbe des Minerals stark, je nachdem, in welchem Medium es sich befindet. So erscheint das trockene Mineral an der Luft blau, ist es mit Wasser benetzt, violett. Taucht man es in ein Öl, das stark lichtbrechend ist, erscheint Covellin schließlich rot.
Vor dem Lötrohr schmilzt Covellin leicht und brennt mit blauer Flamme. Er ist leicht löslich in Salpetersäure, wobei elementarer Schwefel abgeschieden wird.
Unterhalb von 1,63 Kelvin wird Covellin zum Supraleiter. Covellin ist das erste bekannte natürliche Mineral, das diesen Effekt zeigt.[15]
Modifikationen und Varietäten
Es sind insgesamt drei Varietäten des Covellins bekannt. Der blaubleibende Covellin, der erstmals 1931 von Paul Ramdohr beschrieben wurde, enthält einen Überschuss an Kupfer (68 anstatt 66 Gewichtsprozent Kupfer). Dadurch kommt es zu einer deutlichen Änderung der optischen Eigenschaften. Die Varietät bleibt auch in Wasser und Öl blau und ändert ihre Farbe nicht.[16]
Zwei weitere Varietäten enthalten zusätzlich zum Kupfer und Schwefel noch Silber beziehungsweise Selen.[17]
Bildung und Fundorte
Covellin ist ein typisches Sekundärmineral und bildet sich durch Verwitterung zusammen mit anderen Sekundärmineralen wie Anilit, Bornit, Chalkosin, Digenit und Djurleit in der sogenannten Zementationszone (unterhalb der Oxidationszone) im Bereich des Grundwasserspiegels bzw. knapp darunter. Die Ausgangsminerale Pyrit (FeS2) und Chalkopyrit (CuFeS2) sowie der bereits in der Oxidationszone entstandene, in Lösung gehende Chalkanthit (CuSO4·5 H2O) werden dabei entsprechend folgender Reaktionsgleichungen umgewandelt:
Aufgrund seiner Bildungsbedingungen ist Covellin oft als dünne Schicht auf anderen Mineralen zu finden. Diese Art von Covellin-Überzüge findet man in vielen Kupfermineral-Lagerstätten. Mächtige und erzreiche Oxidations- und Zementationszonen treten vor allem dort auf, wo der Grundwasserspiegel großen Schwankungen unterliegt. Aride und tropisch-aride Klimazonen bieten daher besonders günstige Bildungsbedingungen.[18]
Selten bildet sich Covellin auch als Primärmineral unter hydrothermalen Bedingungen.
Covellin wird bei andauernder Verwitterung selbst zum Ausgangsmineral bei der Entstehung von Azurit und Malachit, sowie einem unter der Bezeichnung Kupferpecherz bekannten, inhomogenen Mineralgemenge.[18]
Covellin kommt zwar häufig vor, ist meist jedoch nur in geringen Mengen vorhanden. Ein wichtiger Fundort und gleichzeitig die Typlokalität ist der Vesuv in Italien, an dem es als Sublimationsprodukt entstanden ist. Größere Kristalle wurden in Alghero auf Sardinien gefunden. Weitere Funde mit größeren Mengen Covellin sind unter anderem im Mansfelder Kupferschiefer bei Sangerhausen, in den schichtgebundenen niederschlesischen Kupferlagerstätten um Lubin in Polen, bei Leogang in Österreich, Bor in Serbien, den US-Bundesstaaten Montana, Alaska, Colorado und Utah sowie La Rioja in Argentinien gemacht worden.[19]
Verwendung
Covellin ist ein Kupfererz, da es aber kaum reichhaltige Lagerstätten gibt, spielt der Abbau als Rohstoff für die Kupferproduktion nur als Beiprodukt beim Abbau anderer Erze eine Rolle.
Siehe auch
Literatur
- Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 448 (Erstausgabe: 1891).
- Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 299.
Weblinks
- Mineralienatlas: Covellin (Wiki)
- Covellite search results. In: rruff.info. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF), abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
- American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Covellite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
Einzelnachweise
- David Barthelmy: Covellite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
- Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 75 (englisch).
- Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 223–224.
- Covellite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 60 kB; abgerufen am 13. Oktober 2019]).
- Covellite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
- Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur). Edition Dörfler im Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8, S. 38.
- Johann Carl Freiesleben: Geognostischer Beytrag zur Kenntniß des Kupferschiefergebirges, mit besonderer Hinsicht auf einen Theil der Grafschaft Mansfeld und Thüringens. Band 3. Graz und Gerlach, Freiberg 1815, S. 129–130 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 13. Oktober 2019]).
- Christian August Siegfried Hoffmann, August Breithaupt: Kupferindig. In: Handbuch der Mineralogie. 2. Auflage. Band 4. Graz und Gerlach, Freiberg 1818, S. 179–180 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- Marco E. Ciriotti, Lorenza Fascio, Marco Pasero: Italian Type Minerals. 1. Auflage. Edizioni Plus – Università di Pisa, Pisa 2009, ISBN 978-88-8492-592-3, S. 93.
- Thomas Witzke: Entdeckung von Covellin. In: www.strahlen.org. 23. April 2018, abgerufen am 13. Oktober 2019.
- F. S. Beudant: Traité Élémentaire de Minéralogie. 2. Auflage. Verdière, Paris 1832, S. 409–410 (französisch, rruff.info [PDF; 163 kB; abgerufen am 13. Oktober 2019] Abschnitt „Appendice“: Sulfure de cuivre du Vésuve).
- Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
- Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
- Howard T. Evans, Judith A. Konnert: Crystal structure refinement of covellite. In: American Mineralogist. Band 61, 1976, S. 996–1000 (englisch, minsocam.org [PDF; 577 kB; abgerufen am 13. Oktober 2019]).
- Francesco Di Benedetto, Miria Borgheresi, Andrea Caneschi, Guillaume Chastanet, Curzio Cipriani, Dante Gatteschi, Giovanni Pratesi, Maurizio Romanelli, Roberta Sessoli: First evidence of natural superconductivity: covellite. In: European Journal of Mineralogy. Band 18, Nr. 3, 2006, S. 283–287, doi:10.1127/0935-1221/2006/0018-0283 (englisch, PDF-Datei online verfügbar bei researchgate.net [abgerufen am 13. Oktober 2019]).
- Kurt v. Gehlen, Horst Piller: Zur Optik von Covellin. In: Beiträge zur Mineralogie und Petrographie. Band 10, 1964, S. 94–110, doi:10.1007/BF01192539.
- Argentian Covellite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch). und Selenian Covellite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
- Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 32, 36, 37, 282 und 283.
- Fundortliste für Covellin/Covellite beim Mineralienatlas und bei Mindat, abgerufen am 13. Oktober 2019.