Vorlesung 2

Question 1

häufigsten Elemente auf der Erde

Mineralbildend

Answer 1

O (32%)
Si (17%)
Al
Fe (29%)
Ca
Na
K
Mg (16%)

Rest < 1,6 %

Question 2

Bildung eines Sonnensystems mit planetaren Körpern

fünf Schritte

Answer 2

Temperaturabnahme–>Kondensation–>Feststoffe

1) Supernova-Explosion
- -> Gas/Staubwolke + Gravitationskräfte => kleine Massen

2) Rotation
- -> Rotierende Staubscheibe + Mittelpunkt (Protostern)

3) Kontraktion
- -> Urnebel komprimiert sich zu Protosonne + T-tauri-Stadium
- -> Bildung planeterischer Körper im Außenbereich

4) Erosion und Wechselwirkung mit Sonnenwind
- -> leichtere Elemente wandern nach außen (H & He)
- -> schwerere Elemente konzentrieren sich nahe der Sonne

Question 3

planetare Körper

Answer 3

• primitive Meteorite
• Chondrite
• Axtell
• Gujba
• ->CAI = Calcium-Aluminium-Inclusion

Question 4

Prinzip der dichtesten Kugelpackung

Answer 4

• effektive Raumausfüllung
• größtmögliche Symmetrie
• Wechselwirkung mit anderen Bausteinen

Question 5

kristallchemische Bindungen:

Ionenbindung

Abstand zwischen Ionen

Answer 5

-elektrostatischer Anziehung der Ionen
-starke Bindungen
-gute Spaltbarkeit
gute Löslichkeit

• Abstand zwischen Ionen wird bestimmt durch:
  1) Anziehungskräfte (Coulombsches Gesetz)
  2) Abstoßungskräfte (Born-Abstoßung)

Question 6

kristallchemische Bindungen:

Kovalente Bindung

Answer 6

• stärkste Form der Bindung
• häufig hoher Schmelzpunkt
• hohe Härte (Diamant)
• Isolatoren (keine freien Elektronen)
• kovalente Bindungen lösen sich kaum in Wasser

Question 7

kristallchemische Bindungen:

Metallische Bindung

Answer 7

-hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit (Elektronenwolke)
-Metalle sind opak
(schwingende Elektronen verhindern Eindringen von Licht)
-gute Verformbarkeit (freie Elektronen)

Question 8

kristallchemische Bindungen:

Van-der-Waals-Bindung

Answer 8

-Dipolmoment
(Regionen erhöhter Elektronendichte, resultierende
elektrostatische Anziehung)
-sehr schwache Bindungsform

Question 9

Elektronegativität Def

Answer 9

-wird durch Bindungsart bestimmt:
Maß für den ionischen Charakter kovalenter Bindungen

-Im Periodensystem:
nach unten abnehmend
nach rechts zunehmend
(um Rh rum erhöhter)

Question 10

Elektronegativität
O, K, Si, O-K, O-Si

% ionic character

Answer 10

Anionen
EN(O) = 3,5

Kationen
EN(K) = 0,8
EN(Si) = 1,8

EN(O-K) = 3,5-0,8 = 2,7 ---> starker Charakter (80%)
EN(O-Si) = 3,5-1,8 = 1,7 ---> weniger stark (50%)

% ionic character = 1 – e^(-0.25(Xa – Xc)^2)

Question 11

Ionenradien

Answer 11

Ionenradien:

• mit steigender CN zunehmend
• mit zunehmender pos. Ladung (Oxidationsstufen) kleiner werdend

Question 12

Radienverhältnis

Answer 12

r(Kation) / r(Anion)…….K.Z…………..Polyeder

1.0……………………………….12……………dichteste Packung
1.0-0.732……………………..8…………….Würfel (CsCl)
0.732-0.414…………………6…………….Oktaeder (NaCl)
0.414-0.225………………..4…………….Tetraeder (ZnS)
0.225-0.155………………..3…………….Dreieck
<0.155…………………………2…………….Linie

dichteste Packung: (kubisch, hexagonal) –>nur kovalente & metallische Bindung

Question 13

Isomorphie

Answer 13

Zwei oder mehrere Komponenten eines Minerals bilden Mischkristalle
(Substitution)

Bsp. Olivin, Feldspäte

Question 14

Goldschmidtsche Regeln

4 Stück

Answer 14

1. vollständige Isomorphie nur zwischen Ionen mit ähnlichen Radien
   möglich (Unterschied < 15%)
   Bsp. Olivin –> lückenlos
2. Gekoppelte Substitution:
   -mit Ladungsunterschied 1 (wenn größer, dann schwieriger)
   -Kristall bleibt elektrisch neutral
   Bps. Plagioklas, Amphibole
3. Ionen mit höherem Ionenpotential (Ladung/Radius) sind stärker gebunden
   Bsp. Element-Einbau in Magma
4. Substitution durch Unterschiede in der Elektronegativität erschwert
   (anderer Bindungscharakter)
   Bps. Cu+ kann Na+ nicht ersetzen wegen EN

Question 15

Verteilungskoeffizient D

Answer 15

D = C^x / C^l

C^x = Konzentration im Kristall
C^l  = Konzentration in Schmelze

D > 1 Elemente mit hohen Ionenpotentioal
D = 1 gleicher Radius und Ladung
D < 1 Elemente mit niedrigem Ionenpotential

Question 16

Geothermometrie

Answer 16

Berechnung der Bildungstemperaturen mit Hilfe vom Verteilungskoeffizient

Question 17

D(A) und D(B)
Gleichgewichtskonstante K

(Verteilung bei 2 Mineralen A & B)

Answer 17

D(A) = (C^x / C^l) von A
D(B) = (C^x / C^l) von B

K = D(A) / D(B) = (C^x von A) / (C^x von B)

Question 18

Elektronenstrahlmikrosonde

Answer 18

-chemische Analysen an Proben (Dünnschliffe, Anschliffe)
-energiereiche Elektronen erzeugen Röntgenstrahlung
=> Wellenlänge und Energie sind elementspezifisch

Question 19

Gesamtverteilungskoeffizient für Element i zwischen Gestein und Schmelze

Answer 19

Di(ges) = x1Di(min1) + x2Di(min2) + x3*Di(min3)

x1, x2, x3 = Mengenanteile
min1, min2, min3 = verschiedene Minerale