Periklas
Periklas, chemisch auch als Magnesiumoxid und umgangssprachlich als Magnesia bekannt, ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ mit der chemischen Zusammensetzung MgO.
| Periklas | |
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen |
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| Chemische Formel | MgO |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Oxide und Hydroxide |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
4.AB.25 (8. Auflage: IV/A.04) 04.02.01.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | kubisch |
| Kristallklasse; Symbol | kubisch-hexakisoktaedrisch; 4/m 3 2/m |
| Raumgruppe | Fm3m (Nr. 225)[1] |
| Gitterparameter | a = 4,21 Å[1] |
| Formeleinheiten | Z = 4[1] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 5,5[2] |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 3,56 bis 3,68; berechnet: 3,58[2] |
| Spaltbarkeit | vollkommen nach {001}, gut nach {111}[2] |
| Farbe | farblos, grauweiß, gelb bis bräunlichgelb; grün bis schwarz durch Einschlüsse |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | durchsichtig |
| Glanz | Glasglanz |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nα = 1,735 bis 1,745 |
Periklas kristallisiert im kubischen Kristallsystem und entwickelt kleine oktaedrische, seltener auch kuboktaedrische oder dodekaedrische Kristalle, kommt aber auch in Form körniger bis massig-derber Mineral-Aggregate vor. In reiner Form ist Periklas farblos und durchsichtig. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung kann er aber auch durchscheinend grauweiß sein und durch Fremdbeimengungen eine gelbe bis bräunlichgelbe sowie durch Einschlüsse grüne bis schwarze Farbe annehmen.
Etymologie und Geschichte
Das Mineral wurde erstmals 1841 von Arcangelo Scacchi am Monte Somma in der Nähe des Vesuvs in Italien entdeckt. Es erhielt seinen Namen in Anlehnung an seine perfekt kubische Spaltbarkeit nach dem griechischen περί perí für „um“, „herum“ oder auch „ringsrum“ und klas für „Bruch“.[3]
Klassifikation
Bereits in der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Periklas zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 1 : 1 und 2 : 1 (M2O, MO)“, wo er als Namensgeber die „Periklas-Gruppe“ mit der System-Nr. IV/A.04 und den weiteren Mitgliedern Bunsenit, Calciumoxid, Manganosit, Monteponit, Murdochit und Wüstit bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Periklas ebenfalls in die Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 1 und 1 : 1“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach dem genauen Stoffmengenverhältnis und der relativen Größe der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Kation : Anion (M : O) = 1 : 1 (und bis 1 : 1,25); mit nur kleinen bis mittelgroßen Kationen“ zu finden ist, wo es ebenfalls als Namensgeber die „Periklasgruppe“ mit der System-Nr. 4.AB.25 und den weiteren Mitgliedern Bunsenit, Calciumoxid, Ferroperiklas, Manganosit, Monteponit und Wüstit bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Periklas in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Oxide“ ein. Auch hier ist er namensgebend in der „Periklasgruppe (Isometrisch, Fm3m)“ mit der System-Nr. 04.02.01 innerhalb der Unterabteilung „Einfache Oxide mit einer Kationenladung von 2+ (AO)“ zu finden.
Kristallstruktur
Periklas kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225) mit dem Gitterparameter a = 4,21 Å sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle (Natriumchloridstruktur). Diese Struktur bleibt bis zu Drücken von mindestens 360 GPa stabil[1].
Eigenschaften
Gepulvert ist Periklas in Wasser löslich, dabei entsteht in alkalischer Reaktion Magnesiumhydroxid.
Modifikationen und Varietäten
Mit Ferroperiklas, (Mg,Fe)O, ist eine eisenhaltige Varietät des Periklases bekannt.[4] Künstlicher Periklas wird auch als Lavernit bezeichnet.[5]
Bildung und Fundorte
Periklas bildet sich durch Metamorphose unter hohen Temperaturen aus magnesiumhaltigen Dolomit und Kalkstein. Es ist je nach Fundort vergesellschaftet mit Forsterit und Magnesit, Brucit, Hydromagnesit und Ellestadit beziehungsweise Fluorellestadit, Kalk, Magnesioferrit, Hämatit, Srebrodolskit und Anhydrit.
Neben der Typlokalität fand man Periklas unter anderem in Predazzo in Italien, Carlingford in Irland, Broadford und Camas Mòr in Schottland, León in Spanien, dem Mayener Bellerberg in der Eifel (Deutschland), Nordmark und Långban in Schweden, Kopeisk in Russland, Crestmore, Tompstone und Gabbs in den Vereinigten Staaten, Oka in Kanada sowie Cowell in Australien.[6]
Ferroperiklas ist mit einem Volumenanteil von etwa 20 % nach silikatischem Mg-Fe-Perowskit (Mg,Fe)SiO3 die zweitwichtigste Mineralphase des unteren Erdmantels und dort der Hauptspeicher für Eisen; an der 660-km-Diskontinuität findet die Reaktion γ-(Mg,Fe)2[SiO4] ↔ (Mg,Fe)[SiO3] + (Mg,Fe)O statt, durch die γ-Olivin und eine Mischung aus Perowskit und Ferroperiklas ineinander umgewandelt werden. In der Literatur wird diese Mineralphase des unteren Erdmantels oft auch Magnesiowüstit bezeichnet.
Verwendung
Bei der technischen Verwendung von Periklas bzw. Magnesia wird in Sintermagnesia und Schmelzmagnesia unterschieden, wobei Sintermagnesia in aller Regel in einem Zweistufenprozess zunächst bei etwa 1100 °C im Schachtofen kalziniert und anschließend im Drehrohrofen gesintert wird. Bereits vollständig entsäuerte Magnesia kann dann im Lichtbogenofen geschmolzen werden. Periklas wird rein oder in Verbindung mit anderen feuerfesten Rohstoffen zu Steinen gepresst und in Abhängigkeit von seiner Bindung gebrannt (keramische Bindung) oder getempert (Kohlenstoffbindung). In Verbindung mit Kohlenstoff (Ruß und Graphit) werden Magnesia-Kohlenstoff-Erzeugnisse hergestellt, welche eine wesentliche Bedeutung in der Stahlherstellung haben. Sie sind hoch temperaturbeständig und zeigen eine gute chemische Beständigkeit gegenüber geschmolzenen Eisenlegierungen und basischen Schlacken und sind heute neben Doloma-Kohlenstoffverbindungen der Stand der Technik in Konvertern und Stahlpfannen.
Zusätzlich besitzen reine Magnesiasteine gute Wärmespeichereigenschaften, so dass sie als Speicherkerne unter anderem in Nachtspeicherheizungen und Elektrokaminen verwendet werden.[7]
Wird Magnesit bei niedrigeren Temperaturen bis etwa 800 °C gebrannt, bleibt ein Teil des Kohlenstoffdioxids (CO2) erhalten. Die so entstandene „kaustische Magnesia“ bleibt reaktionsfähig und wird, mit Füllstoffen vermengt, zu „Sorelzement“ verarbeitet und zur Herstellung von feuerfesten Baumaterialien und Isoliermassen verwendet.[8]
Wegen seiner einfachen Kristallstruktur sind die physikalischen Eigenschaften von Periklas sehr intensiv untersucht worden, so dass er ein beliebtes Testmineral z. B. bei der Entwicklung neuer Techniken in der experimentellen Hochdruckphysik ist. Er dient dort auch oft als Referenzmineral zur Druckbestimmung.
Siehe auch
Literatur
- Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 348.
Weblinks
- Mineralienatlas:Periklas
- Mindat – Periclase (englisch)
- Webmineral – Periclase (englisch)
- American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Periclase (englisch)
Einzelnachweise
- R. Stewart McWilliams, Dylan K. Spaulding, Jon H. Eggert, Peter M. Celliers, Damien G. Hicks, Raymond F. Smith, Gilbert W. Collins, Raymond Jeanloz: Phase transformations and metallization of magnesium oxide at high pressure and temperature. In: Science. Band 338, 7. Dezember 2012, S. 1330–1333, doi:10.1126/science.1229450.
- Periclase. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 61 kB; abgerufen am 7. April 2017]).
- Hans Lüschen: Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache. 2. Auflage. Ott Verlag, Thun 1979, ISBN 3-7225-6265-1, S. 289.
- Mindat – Ferropericlase (englisch)
- Mindat – Lavernite (englisch)
- Fundortliste für Periklas beim Mineralienatlas und bei Mindat
- Elektrokamine als Tag oder Nachtstromheizung
- Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. vollständige überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer Verlag, Berlin u. a. 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 64.