Ettringit

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Ettringit
Charlesite-Ettringite-jmix07-166a.jpg
Ettringit aus der N'Chwaning-Mine II nahe Kuruman, Provinz Nordkap, Südafrika (Größe: 4 cm × 3 cm × 1,7 cm)
Allgemeines und Klassifikation
Chemische Formel Ca6Al2[(OH)12|(SO4)3]·26 H2O
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)
wasserhaltige Sulfate mit fremden Anionen
System-Nr. nach Strunz
und nach Dana
7.DG.15 (8. Auflage: VI/D.13)
31.10.02.01
Ähnliche Minerale Sturmanit
Kristallographische Daten
Kristallsystem trigonal
Kristallklasse; Symbol ditrigonal-pyramidal; 3m
Raumgruppe P31c (Nr. 159)[1]
Gitterparameter a = 11,26 Åc = 21,48 Å[1]
Formeleinheiten Z = 2[1]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 2 bis 2,5[2]
Dichte (g/cm3) 1,8
Spaltbarkeit vollkommen
Bruch; Tenazität uneben
Farbe gelblich, weiß, farblos
Strichfarbe weiß
Transparenz durchsichtig
Glanz Glasglanz, Seidenglanz
Kristalloptik
Brechungsindizes nω = 1,491
nε = 1,470[2]
Doppelbrechung δ = 0,021[2]
Optischer Charakter einachsig negativ

Ettringit (auch Woodfordite) ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der wasserhaltigen Sulfate mit fremden Anionen. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Ca6Al2[(OH)12|(SO4)3]·26 H2O  [1] und entwickelt meist gut ausgeprägte, prismatische oder nadelige, pseudohexagonale Kristalle, die von gelblicher bis fast ins grünliche spielender Farbe, aber auch sehr weiß sein können.

Als synthetisch gefälltes Produkt ist es auch als Satinweiß und „Casul“ bekannt. Nach der in der Bauchemie üblicheren Schreibweise lautet die oxidische Summenformel 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O.

Etymologie und Geschichte[Bearbeiten]

Vulkangestein mit eingeschlossenem Ettringit, Fundort Ettringen / Eifel

Benannt wurde Ettringit nach seinem ersten Fundort Ettringen in der Eifel. Beschrieben wurde es 1874 von J. Lehmann in seinem Buch "Über den Ettringit, ein neues Mineral in Kalkeinschlüssen der Lava von Ettringen (Laacher Gebiet)".

Im Jahre 1890 identifizierten Candlot und Michaelis das Mineral erstmals als Tricalciumaluminat-trisulfathydrat.[3]

Klassifikation[Bearbeiten]

In der alten (8. Auflage) und neuen Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) gehört der Ettringit zur Abteilung der „Wasserhaltigen Sulfate mit fremden Anionen“. Die neue Strunz'sche Mineralsystematik unterteilt hier allerdings präziser nach der Größe der beteiligten Kationen und das Mineral steht daher jetzt entsprechend in der Unterabteilung „Mit großen bis mittelgroßen Kationen; mit NO3, CO3, B(OH)4, SiO4 oder IO3“, wo er mit Bentorit, Birunit, Buryatit, Carrarait, Charlesit, Jouravskit, Korkinoit, Sturmanit und Thaumasit die Gruppe 7.DG.15 bildet.

Die im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Ettringit ebenfalls in die Klasse der Sulfate, dort allerdings in die Abteilung der „Hydratisierte Sulfate mit Hydroxyl oder Halogen“ und die Unterabteilung „Verschiedene wasserhaltige Sulfate mit Hydroxyl oder Halogen“, wo er mit Bentorit und Buryatit die unbenannte Gruppe 31.10.2 bildet.

Kristallstruktur[Bearbeiten]

Ettringit-Kristalle (x 12.000), REM-Aufnahme

Ettringit kristallisiert trigonal in der Raumgruppe P31c (Raumgruppen-Nr. 159) mit den Gitterparametern a = 11,26 Å und c = 21,48 Å sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[1]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Ettringit ist mit einem Anteil von etwa 46 Gewichtsprozent Wasser eines der Mineralien mit dem höchsten Kristallwassergehalt und daher relativ voluminös und leicht. Ein Teil des Kristallwassers entweicht ab einer Temperatur von 80 °C. Bei einer Temperatur von 250 °C ist eine weitgehende Dehydratation (Kalcination) erreicht, ab 500 °C eine vollständige. Ettringit zerfällt bei der Kalcination in Calciumaluminat, Calciumoxid und Calciumsulfat-Anhydrit. In Verbindung mit Wasser bildet sich aus den Dehydraten wieder Ettringit.

Ettringit reagiert empfindlich mit Säuren und zerfällt bereits bei einem pH-Wert von unter 9. Grundsätzlich kann sich Ettringit nur im stark alkalischen Milieu (pH-Wert ca. 12) bilden.

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Ettringit gehört mit einer Mohshärte von 2 bis 2,5 zu den weichen Mineralen, es ist noch mit dem Fingernagel ritzbar. Die Kristalle zeigen Glasglanz, faserige Aggregate dagegen eher Seidenglanz. Die Molmasse von Ettringit beträgt 1255,11.

Bildung und Fundorte[Bearbeiten]

Ettringit mit Hämatit auf Calcit und Gaudefroyit aus der N'Chwaning-Mine II, Südafrika (Größe: 10 cm × 8 cm × 4 cm)
Nadeliger Ettringit von den Concordia Schlackenhalden bei Eschweiler, Nordrhein-Westfalen, Deutschland (Sichtfeld 8 mm)

Ettringit entsteht entweder durch Ausfällung einer hydrothermalen Lösung, oder durch Fällung aus Aluminiumsulfatlösung mit Kalkhydrat bzw. durch Fällung/Umkristallisation aus Calciumaluminathydrat und Gips, sowie durch Metamorphose zusammen mit dem sehr ähnlichen Sturmanit. Bekannt - und für die Aushärtung von Zementen wichtig - ist die Ettringitbildung bei der Hydratation von Zement aus den Bestandteilen Tricalciumaluminat, Gips und Wasser. Begleitminerale sind neben Afwillit, Gips, Hydrocalumit, Mayenit und Portlandit[4] unter anderem noch Calcit, Brucit, Hämatit, Hausmannit, Manganit und Oyelith.

Neben den vulkanischen Lagerstätten der Eifel konnte Ettringit weltweit bisher an rund 60 Fundorten nachgewiesen werden, so unter anderem bei Limburg und Lüttich in Belgien; Gera, Maroldsweisach, Oberwolfach und Richelsdorfer Gebirge in Deutschland; Clermont-Ferrand in Frankreich, Klöch und Brixlegg in Österreich, Kuruman in Südafrika, sowie Franklin/New Jersey und Crestmore/Riverside County in den USA.[5]

Im Beton-Gefüge kommt es in der Regel zuerst zur Bildung von Monosulfat, der sich dann zu Ettringit umkristallisiert. Dieser Vorgang ist mit einer dreifachen Volumenvergrößerung verbunden und wird als Ettringittreiben oder Sulfattreiben bezeichnet. Ausgelöst wird dieses häufig auch durch Eindringen von sulfathaltigem Wasser in Betonbauwerken. Ettringit kann auch synthetisch als Calciumaluminatsulfat hergestellt werden. Unreiner Ettringit entsteht aus sulfathaltigen Abwässern durch Zugabe von Aluminaten und Kalk.[6]. Darum können Sulfate aus Abwasser durch Zugabe von Zement-Aufschlämmungen entfernt werden („Ettringit-Fällung“).

Verwendung[Bearbeiten]

Ettringit ist eine technisch wichtige Phase bei der Festigkeitsentwicklung von Zement. Der Zement wird beim Mischen mit Sulfaten versetzt. Beim Abbinden entsteht Ettringit, was den Prozess der Erstarrung verzögert. Sulfatfreier Zement erhärtet dagegen sofort.[7]

Ettringit-Slurry (Satinweiß/Casul) wird vorzugsweise als Weißpigment zum Beschichten von Papier (gestrichene Papiere) verwendet. Die mit Satinweiß/Casul gestrichenen Papiere zeichnen sich vor allem durch hohe Weiße, Opazität und Glanz aus. Sie werden als Kunstdruckpapiere mit exzellentem Druckbild und für hochwertige Lebensmittelverpackungen eingesetzt. Eine weitere Anwendung ist der Einsatz in Dispersionsfarben und Flüssig-Putze.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  •  Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 150 (Dörfler Natur).

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Ettringite – Sammlung von Bildern, Videos und AudiodateienVorlage:Commonscat/Wartung/P 2 fehlt, P 1 ungleich Lemma

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d  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. 410.
  2. a b c Ettringite bei mindat.org (englisch)
  3. H. Eick: Über die Calciumaluminatsulfathydrate, In: Zement - Kalk - Gips Jahrgang 17, Nr. 5, 1964, S. 169–174
  4. Ettringite, In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America, 2001 (PDF 63,9 kB)
  5. Fundortliste für Ettringit beim Mineralienatlas und bei Mindat
  6. Umwandlung von gelösten Sulfaten aus Prozess- und Abwässern zu Sekundärrohstoffen; WLB 6/1996
  7.  Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 597.