Apatit

Apatit
Zwei Kristalle 3 und 5 cm aus Québec / Kanada
Chemismus	Ca5[(F,Cl,OH)|(PO4)3]
Mineralklasse	Wasserfreie Phosphate mit fremden Anionen Fluorapatit VII/B.39-10, Chlorapatit VII/B.39-20, Hydroxylapatit VII/B.39-30 (nach Strunz)
Kristallsystem	hexagonal
Kristallklasse	hexagonal dipyramidal,
Farbe	farblos, grün, braun oder weiß
Strichfarbe	weiß
Mohshärte	5
Dichte (g/cm³)	3,2
Glanz	Glasglanz, Fettglanz
Transparenz	durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch	muschelig, spröde
Spaltbarkeit	unvollkommen
Habitus	kleine bis sehr große, massige Aggregate; nadelig; kurze bis lange, prismatische Kristalle
Häufige Kristallflächen
Zwillingsbildung
Kristalloptik
Brechzahl	no=1,633-1,667 ne=1,630-1,664
Doppelbrechung (optische Orientierung)	0,002 bis 0,004 ; einachsig negativ
Pleochroismus	grüner Apatit schwach gelb, blauer Apatit sehr stark blau und farblos
Winkel/Dispersion der optischen Achsen	2vz ~ δ=0,003
Weitere Eigenschaften
Phasenumwandlungen
Schmelzpunkt
Chemisches Verhalten	löslich in HNO3
Ähnliche Minerale	Beryll, Diopsid, Turmalingruppe
Radioaktivität	enthält Spuren von Uran und anderen seltenen Erden
Magnetismus	nicht magnetisch
Besondere Kennzeichen	nach Erhitzen Phosphoreszenz

Apatit ist eine Sammelbezeichnung für die Minerale Fluorapatit, Chlorapatit, Hydroxylapatit aus der Apatit-Pyromorphit-Gruppe mit hoher (bis 100%) und frei austauschbarer Konzentration von einfach negativen Fluor-, Chlor- beziehungsweise Hydroxyl-ionen.

Die allgemeine, chemische Formel für Apatit ist Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH). Für die Einzelminerale muss sie jedoch entsprechend spezifiziert werden in:

• Ca₅(PO₄)₃F für den Fluorapatit
• Ca₅(PO₄)₃Cl für den Chlorapatit und in
• Ca₅(PO₄)₃(OH) für den Hydroxylapatit

Alle Minerale gehören zur Mineralklasse der Phosphate, Arsenate und Vanadate, genauer der wasserfreien Phosphate mit fremden Anionen. Sie kristallisieren im hexagonalen Kristallsystem mit der Mohshärte 5, der Dichte 3,2 und variabler, oft grüner, brauner oder weißer Farbe.

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Etymologie und Geschichte

Der Name leitet sich aus dem altgriechischen άπατᾶν, ápatan, „täuschen“ ab. Da das Mineral in so vielen Farbvariationen vorkommt, ist die Gefahr groß, dass es zum Beispiel mit den Mineralen Beryll, Topas oder der Turmalingruppe verwechselt wird.

Varietäten und Modifikationen

• Fluorapatit - sehr häufiges Vorkommen, entweder farblos oder in den Farben weiß, gelb, rosa, blau, violett, grün, braun
• Chlorapatit - eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß oder verschiedenen Gelbtönen
• Hydroxylapatit - eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß, verschiedenen Grautönen oder gelb
• Apatit-Katzenauge
• Spargelstein - gelblich-grün
• Moroxit - bläulich-grün, violett, rot

Bildung und Fundorte

Apatit kommt hydrothermal in Pegmatiten und metamorphem Kalkstein vor, bildet sich aber auch in magmatischem Gestein oder aus organischem Material in Sedimentgestein. Häufig entstehen Apatite durch Biomineralisation, sei es in Gesteinsformationen, im Boden, als unerwünschter Zahnbelag, in Knochen usw.; hier aber immer in ganz bestimmten Mikro-Umweltbedingungen.

Fundorte sind unter anderem Brasilien, die VR China, Indien, Clear Lake/Ontario in Kanada, Madagaskar, Marokko, Mercado und Durango in Mexiko, Myanmar (Oberbirma), Dusso in Pakistan, Halbinsel Kola in der Russischen Föderation, Fiesch in der Schweiz, Sri Lanka, Maine in den USA.

Synthese

Hydroxylapatit wird nach dem Tiselius-Verfahren synthetisiert:

Dazu wird im ersten Schritt aus Calciumchloridlösung (CaCl₂) und Dinatriumhydrogenphosphatlösung (Na₂HPO₄) die Verbindung Bruschit (Kalziumhydrogenphosphat-Dihydrat, CaHPO₄·2H₂O) hergestellt. Der sehr schlecht wasserlösliche Bruschit wird dann in Natronlauge NaOH gekocht, bis er sich in Hydroxylapatit umgewandelt hat.

Verwendung

Apatit ist zusammen mit Mangan als Vergleichsmineral in der Mohsschen Härteskala bekannt, wo es an fünfter Stelle steht.

als Rohstoff

• Apatit ist ein wichtiges Erz zur Gewinnung von Phosphor und damit zur Herstellung von Düngemittel und Phosphorsäure für die Chemische Industrie.
• In der Medizin wird die Varietät Hydroxylapatit als künstlicher Knochenersatz (bone graft), zum Teil in Kombination mit β-Trikalziumphosphat, oder als bioaktive Beschichtung von Titanimplantaten zur Verbesserung des Knocheneinbaus eingesetzt.
• Hydroxylapatit dient bei der chromatografischen Trennung von Eiweißstoffen als stationäre Phase in der Säule.

in Lebewesen

Hydroxylapatit ist ein wichtiger Grundbaustein beim Aufbau von Knochengewebe. Die Osteoblasten sind in der Lage, das Mineral aus Phosphat- und Calcium-Ionen zu erzeugen und Hydroxylapatit variabel in den Knochen einzubauen. So bestehen zum Beispiel die Knochen des Körperskeletts aus etwa 50 Prozent, das Zahnbein aus etwa 70% und der Zahnschmelz aus etwa 97% Hydroxylapatit.

als Schmuckstein

Zunehmend sind Apatite auch in der Schmuckindustrie von Bedeutung, besonders Schmucksteine mit Katzenaugeneffekt. Allerdings ist eine Verarbeitung durch die große Empfindlichkeit gegen Säure und Wärmezufuhr schwierig. Farbveränderungen sind schon bei geringer Erhitzung oder starkem Licht möglich.

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• W. E. Tröger, U. Bambauer, F. Taborsky und H. D. Trochim (1981): Optische Bestimmung gesteinsbildender Minerale, Teil 1: Bestimmungstabellen. Stuttgart (Schweizerbarth).
• Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie, Nebel Verlag, ISBN 3-89555-076-0
• Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine, BLV Verlags-GmbH München (1976/1989), ISBN 3-405-12488-3
• Schmittner Karl-Erich und Giresse Pierre, 1999. Micro-environmental controls on biomineralization: superficial processes of apatite and calcite precipitation in Quaternary soils, Roussillon, France. Sedimentology 46/3: 463-476.