Wüstit
| Wüstit | |
|---|---|
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Chemische Formel | Fe2+O |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Oxide und Hydroxide |
| System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Strunz (9. Aufl.) Dana |
IV/A.04 4.AB.25 04.02.01.06 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | kubisch |
| Kristallklasse; Symbol | kubisch-hexakisoktaedrisch 4/m 3 2/m |
| Raumgruppe (Nr.) | Fm3m[1] (Nr. 225) |
| Gitterparameter | a = 4,31 Å[1] |
| Formeleinheiten | Z = 4[1] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 5 |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 5,88; berechnet: 5,97[2] |
| Spaltbarkeit | keine |
| Farbe | schwarz, braun, grau |
| Strichfarbe | schwarz |
| Transparenz | undurchsichtig |
| Glanz | Metallglanz |
| Magnetismus | stark magnetisch |
Wüstit, auch unter der chemischen Bezeichnung Eisen(II)-oxid bekannt, ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung FeO und entwickelt überwiegend Krusten, interkristalline Füllungen und massige Aggregate, die einen metallischen Glanz aufweisen.
Wüstit ist in jeder Form undurchsichtig. Seine Farbe variiert bei Tageslicht zwischen Braun und Schwarz, im Auflicht erscheint er dagegen Grau.
Etymologie und Geschichte
Benannt wurde Wüstit 1927 nach dem deutschen Eisenhüttenkundler und Gründungsdirektor des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Eisenforschung Fritz Wüst (1860–1938)[3].
Erstmals wissenschaftlich beschrieben wurde das Mineral 1927 von Rudolf Schenck und Th. Dingmann. Als Typlokalität gilt Scharnhausen in Baden-Württemberg.
Klassifikation
Bereits in der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Wüstit zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 1 und 1 : 1“, wo er zusammen mit Bunsenit, Calciumoxid, Manganosit, Monteponit, Murdochit und Periklas die „Periklas-Gruppe“ mit der System-Nr. IV/A.04 bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Wüstit ebenfalls in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 1 und 1 : 1“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach dem genauen Verhältnis zwischen Kationen und Anionen sowie der relativen Größe der 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 zusammen mit Bunsenit, Calciumoxid, Manganosit, Monteponit und Periklas die „Periklas-Gruppe“ mit der System-Nr. 4.AB.25 bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Wüstit in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Oxide“ ein. Hier ist er ebenfalls zusammen mit Periklas, Bunsenit, Manganosit, Monteponit, Calciumoxid und Hongquiit in der „Periklasgruppe (Isometrisch, Fm3m)“ 04.02.01 innerhalb der Unterabteilung „Einfache Oxide mit einer Kationenladung von 2+(AO)“ zu finden.
Modifikationen und Varietäten
Magnesiowüstit, (Fe,Mg)O, ist eine magnesiumhaltige Varietät des Wüstits.
Bildung und Fundorte
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Magnesiowüstit ist eine von zwei Hauptkomponenten des unteren Erdmantels, bildet sich an der Erdoberfläche jedoch vorwiegend als Umwandlungsprodukt von anderen eisenhaltigen Mineralien bei hohen Temperaturen in einer stark reduzierenden Umgebung wie beispielsweise in stark reduzierten, eisenhaltigen Basalten. Er findet sich in Form von Einschlüssen in Diamanten, als Abscheidungsprodukt von Tiefseequellen (Schwarze Raucher) sowie als Fe-Mn-Mikrosphärolite in verschiedenen geologischen Umgebungen und in einigen Meteoriten. Als Begleitminerale treten unter anderem Akaganeit, gediegen Eisen, Goethit, Hämatit, Ilmenit, Lepidokrokit, Magnetit, Maghemit, Pyrit, Pyrrhotit und Troilit auf.
Als anthropogene, d.h. durch menschlichen Einfluss entstandene Verbindung ist Wüstit allerdings als wichtiges Zwischenglied bei der Reduktion von Eisenerzen bekannt und entsteht vor allem während des Verhüttungsprozesses im Hochofen aus dem zuvor gebildeten Magnetit. Die Gleichgewichtsreaktion zwischen Wüstit und Magnetit stellt sich wie folgt dar:
Des Weiteren ist er auch als Verwitterungsprodukt von Eisen-Hütten-Schlacke oder bei der Heißverarbeitung bzw. Wärmebehandlung von Eisenmetallen (Walzzunder) bekannt.
Als seltene natürliche Mineralbildung konnte Wüstit bisher (Stand: 2012) nur an wenigen Fundorten nachgewiesen, wobei rund 30 Fundorte als bekannt gelten.[4] Neben seiner Typlokalität Scharnhausen fand sich das Mineral in Deutschland noch im Alluvialboden des Frohnbachs bei Oberwolfach in Baden-Württemberg, in den Schlacken des Eisenhüttenkombinates Ost (EKO) bei Eisenhüttenstadt in Brandenburg, bei Bühl nahe Kassel in Hessen, im Hölltal nahe Lautenthal in Niedersachsen, in der Zinkhütte Genna in Iserlohn-Letmathe in Nordrhein-Westfalen und am Kammberg bei Joldelund in Schleswig-Holstein.
Weitere Fundorte liegen unter anderem in Australien, Aserbaidschan, China, Frankreich, Namibia, im Oman, in Polen, Rumänien, Russland, Südafrika, Tschechien, den Vereinigten Staaten von Amerika (USA) sowie außerhalb der Erde im Mondgestein.[5][6]
Kristallstruktur
Wüstit kristallisiert unter Normalbedingungen kubisch in der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225) mit dem Gitterparameter a = 4,31 Å sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle[1] Diese Kristallstruktur wird auch als NaCl- oder B1-Struktur bezeichnet.
Anders als sein außerordentlich stabiles Mg-haltiges Analog Periklas (MgO), durchläuft Wüstit schon bei Drücken, wie sie im Erdmantel auftreten, Phasentransformationen. Ab etwa 17 GPa und Temperaturen von etwa 300 K erfolgt der Übergang von der NaCl-Struktur (B1) zu einem rhomboedrischen Kristallgitter. Bei Temperaturen von etwa 600 K und mehr als 90 GPa findet der Übergang in eine NiAs-Struktur (B8) statt. Das Druckintervall, in dem die rhomboedrische Form stabil ist, ist um so breiter, je tiefer die Temperatur ist.[7]
Siehe auch
Literatur
- 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. 371.
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ a b c 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. 184.
- ↑ John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols: Wüstite, in: Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America, 2001 (PDF 69,2 kB)
- ↑ Rudolf Schenck, Th. Dingmann: Gleichgewichtsuntersuchungen über die Reduktions-, Oxydations- und Kohlungsvorgänge beim Eisen III, in: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 166 (1927), S. 113–154, hier: S. 141 doi:10.1002/zaac.19271660111
- ↑ Mindat - Anzahl der Fundorte für Wüstit
- ↑ Mineralienatlas:Fundortliste für Wüstit
- ↑ Mindat - Wüstite
- ↑ Ho-kwang Mao, Jinfu Shu, Yingwei Fei, Jingzhu Hu, Russell J. Hemley: The wüstite enigma. Physics of the Earth and Planetary Interiors. Bd. 96, Nr. 2-3, 1996, S. 135-145, doi:10.1016/0031-9201(96)03146-9 (alternativer Volltextzugriff: ResearchGate).