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Edelsteine nennen wir einige der in der Natur zu
findende Kristalle, in der Regel Einkristalle. Aber nicht jeder Einkristall,
der uns in der Natur begegnet, ist ein Edelstein. Wir verlangen zusätzlich
noch: |
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Seltenheit.
Ist etwas nicht selten, sondern "gewöhnlich", ist es automatisch
nicht edel. Die
relativ häufig zu findenden Feldspat-, Flußspat- oder
Pyritkristalle, obwohl gut aussehend, sind deswegen keine Edelsteine. |
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Perfektion.
Einkristallinität genügt nicht - "Lupenreinheit" ist wichtig. Dabei bezieht
sich die "Reinheit" nicht auf den Gehalt an Fremdatomen, sondern auf
sichtbare Kristalldefekte, die zum Beispiel
aus Ausscheidungen
von Verunreinigungen, Einschlüssen einer zweiten Phase, aber auch reinen
Defekten des Kristallgitters wie
Stapelfehler oder
Kleinwinkelkorngrenzen bestehen können. |
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Farbe. Rubine sind
rot, Saphire sind blau, Citrine gelb und
Amethyste violett. In jedem dieser (und vieler
anderen) Fälle kommt die Farbe von einer Verunreinigung mit einem
bestimmten Fremdatom. |
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Härte. Irgendwie sind
harte Mineralien "edler" als nicht so harte. Warum, weiß nur
der Psychologe. |
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Größe (gemessen
in Karat,
einer Gewichtseinheit). Ein 100 karätiger Diamant ist sehr viel
mehr wert als 100 Einkaräter. |
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Letztlich spielt noch der Schliff eine Rolle; die heute übliche
Formgebung als Polyeder mit vielen Facetten. Früher (bis zum späten
16. Jahrhundert) war im übrigen nur der "Cabochon" Schliff gebräuchlich (zu
besichtigen in den Museen aller Länder und Zeiten), eine Art gestauchte
Halbkugel. Den Schliff "erfunden" hat im übrigen Kardinal Jules
Mazarin (1602 -
1661), denn damals fanden die Männer nichts dabei, sich mit Klunkern
vollzuhängen. |
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Man hat früher auch noch unterteilt in die
eigentlichen Edelsteine (Diamant, Rubin,
Saphir, Smaragd) und die Halbedelsteine -
den Rest. |
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Heute spricht man demokratisch von Schmucksteinen, und zählt dazu auch
Materialien, die nichtkristallin oder noch nicht mal richtige
"Steine" sind (z.B Opale,
Perlen, Bernstein, Korallen). |
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Hier teilen wir die Welt der Schmucksteine mal in die
Kristalle und die Nicht-Kristalle. Bei den Kristallen finden wir die meisten
Mitglieder in einigen wenigen Grundstrukturen, die wir uns jetzt kurz
anschauen |
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Diamant |
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Diamanten sind in einer Klasse für sich.
Sie bestehen aus
Kohlenstoff
(C), der in dem bei Normaldruck und Temperatur eigentlich instabilem
Diamantgitter
kristallisiert ist. Die stabile Form des Kohlenstoffs ist das hexagonale
Graphit. |
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Der Diamant ist der einzige Vertreter seiner
Gitterart. Farbe kommt in das Gitter durch Verunreingungen mit anderen Atomen;
siehe unten. |
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Korund |
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Ein indisches Wort für das schlichte
trigonale Mineral
Al2O3, d.h. Aluminiumoxid, gern benutzt als
Schleifmittel und auf Schmirgelpapier, da ziemlich hart (Härte nach Mohs
= 9). Dann aber meist mit Fe verunreinigt und trüb. |
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Anderweitig saubere Einkristalle mit etwas
Cr oder Ti oder Magnetit (Fe3O4)
nennt man Rubin (rot) bzw. Saphir (blau). |
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| Diamanten |
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| Rubin |
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| Saphir |
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Die halbe Elementarzelle des
Al2O3
(Das ganze setzt sich ähnlich, aber nicht identisch, nach oben fort). |
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Inbesondere "gute" Rubine sind genauso
teuer wie Diamanten; Saphire gibt's etwas billiger. Es ist heute kein Problem,
diese Edelsteine künstlich herzustellen; sie haben (und insbesondere
hatten) vielfältigen technischen Einsatz (Rubine als Lager in Uhren und
für Laser, Saphire als Tonabnehmer in frühen Plattenspielern).
Künstliche "Schmuckrubine" sind aber nicht akzeptabel. |
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Beryll |
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Ein griechisches Wort für das
vielfältige Mineral
Be3Al2[Si6O18]; mit
hexagonalem Gitter und offenbar recht komplizierter Basis. An sich recht
häufig und in reiner Form völlig durchsichtig. Die "Brille", eine der Schlüsselerfindungen der
Menscheit, geht auf geschliffenen farblosen Beryll (sog. Goshenit) zurück - im Wort "Brille"
klingt der Beryll noch nach. |
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Die Elementareinheit bildet eine
Si6O18 Ringstruktur wie nebenstehend gezeigt. Eine
Schichtung dieser Ringe ergibt die hexagonale Synmetrie. Der freie Raum in den
Säulen wird mit den Metallatomen "gefüllt". |
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| Der Si6O18 Elementarring des Berylls. |
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Als Einkristall mit den richtigen Verunreinigungen
ist Beryll die Basis für eine ganze Reihe von Schmucksteinen: |
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Smaragd
(engl. Emerald). Grün durch etwas Cr oder
genauer CrO3 |
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Aquamarin,
blassblau, blau bis grünlich. |
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Morganit, rosenrot
durch etwas Mn |
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Goldberyll, gelb,
als Heliodor grünlich gelb. |
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| Smaragd |
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| Aquamarin |
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| Morganit |
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Quarz |
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SiO2 in kristalliner oder
amorpher Form ist nicht nur von extremer technischer Wichtigkeit (ohne
SiO2 keine Mikroelektronik!), sondern auch die Basis einer
langen Reihe von Schmucksteinen. |
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Bergkristall,
der reine trigonale SiO2 Kristall. |
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Amethyst (violett
durch ....), Rauchquarz (hell- bis dunkelbraun,
durch...), Rosenquarz (rosa durch ...) und
Citrin (gelb durch..) sind gefärbte
Bergkristalle. |
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In feinkristallener oder amopher Form gibt es noch
Chalzedon, Jaspis,
Achat, Sarder,
Onyx, Heliotrop,
Chysopras, Karneol und wahrscheinlich noch mehr. |
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Ein besonders spannender SiO2
basierter Schmuckstein ist der Opal |
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Er gilt als amorphe Form des
SiO2. Das ist aber nicht ganz richtig. Denn er besteht aus
amorphen SiO2 Kügelchen mit Durchmessern im 200
nm Bereich, die sich anschließend zu einem fcc Kristall
ordnen. |
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Das hat außerordentlich interessante
Auswirkungen auf die Wechselwirkung mit Licht; ein ganzes Forschungsgebiet hat
sich seit etwa 1990 daraus entwickelt, man spricht von
photonischen
Kristallen. Die Bilder unten zeigen den kristallinen Aufbau der
SiO2 Kügelchen und das daraus resultuierende Farbenspiel
eines Opals. |
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Es gibt natürlich noch mehr
(ein)kristalline Schmucksteine mit zum Teil sehr komplexer Strukur: Hier sind
noch ein paar der interessanteren: |
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Turmalin. |
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Mit der chemischen Formel
(NaLiCa)(Fe11MgMnAl)3Al6(OH)4(BO3)Si6O18. |
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Es wundert kaum noch, daß
Turmaline in allen Farben vorkommen, manchmal in einem Kristall wechselnd.
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Rhodonit. |
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Mit der chemischen Zusammensetzung
Mn(SiO3) oder
besserCaMn4(Si5O15). Rhodonit besitzt
eine licht-fleischrote bis dunkelrote Farbe. |
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Granate (engl
"Garnets"), mit der "Spinell
Struktur". |
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Allgemeine Zusammensetzung:
M13M22(SiO4]3
(M1 = Mg, FeII, Mn, Ca; M2 = Al, FeIII, Cr).
Viele Farbvarianten, aber nie blau. Einige
Varianten sind: |
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Pyrop
(Mg3Al2(SiO4)3), dunkelrot,
böhmischer Granat,
Almandin
(Fe3Al2(SiO4)3), rot bis
braunrot, gemeiner Granat
Spessartin
(Mn3Al2(SiO4)3), orangegelb
bis rot,
Grossular
(Ca3Al2(SiO4)3),
blassgrün; Abart roter bis brauner Hessonit),
Uwarowit
(Ca3Cr2(SiO4)3,
smaragdgrün,
Andradit
(Ca3Fe2(SiO4)3,
gelbgrünlich; mit Abarten wie Schorlomit und Melanit, beide schwarz, und dem durchsichtig
grünen Demantoid und Topazolith mit Schmucksteinqualität |
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Aber jetzt sind wir mitten in der
Mineralogie und hören auf mit dem
einkristallinen Schmucksteinen. |
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Es bleiben bei den Kristallen noch
die polykristallinen mineralischen
Schmucksteine. |
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Da wäre der "türkisfarbene"
Türkis
(CuAl6[(OH)8|(PO4)4]·4H2O;
der tiefblaue Lapislazuli (Na,
Ca)8[(SO4, S,
Cl)2|(AlSiO4)6] und die grünliche
Jade, eine zusammenfassende Bezeichnung für die
fein verfilzten, dichten Aggregate der zu den Pyroxenen zählenden Minerale
Jadeit
(NaAl(Si2O6), Chloromelanit (dem Jadeit ähnlich,
dunkelgrün) und Nephrit; alles
Schmucksteine von grünlicher Farbe. |
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Jetzt hören wir auf mit den
Kristallen. Bleiben noch die amorphen Schmucksteine. |
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Glas in allen Farben war natürlich
immer schon beliebt (die alten Ägypter hatten Glasperlen schon 3000
vor unserer Zeit), inbesondere auch um richtige Edelsteine zu fälschen. |
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Der Obsidian, ein natürliches (vulkanisches) Glas
war weniger als Schmuckstein und mehr für Werkzeuge im Gebrauch - wie der
nahe Verwandte Feuerstein. |
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Besonders prominent unter den
biologisch entstandenen Schmucksteinen ist der Bernstein; (unter Sauerstoffausschluß unter
Wasser) versteinertes Baumharz, bis zu 400 Mio Jahre alt, gelegentlich
noch mit gut konservierten Insekten (siehe rechts). |
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Bernstein
besteht aus 73,8 % Kohlenstoff, 9,5 % Wasserstoff, 10,5 %
Sauerstoff und 0,1 % Schwefel; es ist ein Polymer. |
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Der Bernstein wurde früh (schon in der
Steinzeit) und weit gehandelt, ist heute aber eher wenig wert. |
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Einschlüsse von Insekten machen ihn nicht
nur sehr viel wertvoller, sondern geben Anlaß zu extrem erfolgreichen,
wenn auch nicht sehr realistischen Filmen. |
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Perfekte Perlen waren früher genauso teuer wie Diamanten.
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Erst seitdem Zuchtperlen den Markt erobert haben
(von Kunstperlen ganz zu schweigen) sind Perlenketten für jederfrau
erschwinglich. |
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Perlen sind spezielle Ausscheidungen von
Mollusken (nicht nur Austern können das), mit denen sie einen
Fremdkörper umhüllen. Der "Perlmutt" Glanz kommt
übrigens von einer Struktur, die ebenfalls eine Art photonischen Kristall bildet wie beim
Opal. |
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Gelegentlich recht beliebt war auch
"Jet" (bei den Römern und dann wieder in viktorianischen
Zeiten). "Jet" ist englisch; auf deutsch heißt der Schmuckstein
"Pechkohle" oder - da das nicht
so edel klingt - Gagat. |
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Es ist versteinertes Holz bzw. Kohle.
"Jet black" ist der englische
Ausdruck für kohl- oder rabenschwarz; damit ist die Farbe erklärt.
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Der Begriff "versteinerte Kohle" ist
natürlich Blödsinn; aber so wird das durchgehend beschrieben. Ein
schönes Beispiel dafür, dass ein großer Teil der Menschheit
nach wie vor glaubt, dass man eine Sache verstanden hat, wenn man sie irgendwie
benennt |
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"Denn eben wo Begriffe fehlen, das stellt
ein Wort zu rechten Zeit sich ein"
Wie wahr! |
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© H. Föll (MaWi 1 Skript)
Psychologie und Materialwissenschaft 
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