Hydroxylapatit

Hydroxylapatit
Hydroxylapatit
Chemismus	Ca5(PO4)3(OH)
Mineralklasse	Wasserfreie Phosphate mit fremden Anionen VII/B.39-30 (nach Strunz)
Kristallsystem	hexagonal
Kristallklasse	hexagonal dipyramidal,
Farbe	weiß, grau, gelb
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	Chlorapatit, Fluorapatit
Radioaktivität	enthält Spuren von Uran und anderen seltenen Erden
Magnetismus	nicht magnetisch
Besondere Kennzeichen	nach Erhitzen Phosphoreszenz

Hydroxylapatit ist ein eher seltenes Mineral aus der Apatit-Pyromorphit-Gruppe und der Mineralklasse der wasserfreien Phosphate. Es kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem mit der chemischen Formel Ca₅(PO₄)₃(OH)

Hydroxylapatit bildet zusammen mit Chlorapatit und Fluorapatit eine Mischreihe → siehe Hauptartikel Apatit

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Bildung und Fundorte

Hydroxylapatit bildet sich entweder metamorph in Serpentinit und Talkschiefer oder hydrothermal in Pegmatit. Zusätzlich wird es in verschiedenen Gesteinsschichten durch biogene Sedimentation aufgebaut.

Fundorte sind unter anderem Snarum in Norwegen, Hospental in der Schweiz und Eagle/Colorado in den USA.

Verwendung

als Rohstoff

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

in Lebewesen

Hydroxylapatit bildet die Grundlage der Hartsubstanz aller Wirbeltiere. Er ist in Knochen zu einem Anteil von etwa 40%, im Zahnbein (Dentin) zu 70% und im Zahnschmelz (Enamelum) sogar zu 97% enthalten. Demnach ist der Zahnschmelz das härteste Material unseres Körpers, härter als etwa Stahl.

Zahnschmelz wird von Adamantoblasten (Ameloblasten, schmelzbildende Zellen) gebildet. Diese Zellen sezernieren zunächst eine bindegewebige Substanz (Präenamelum). Nach dem Zahndurchbruch vollzieht sich der Hauptteil der Mineralisation: Durch Einlagerung von Ca²⁺ und Phosphaten in Form von Apatit erlangt der Zahnschmelz seine endgültige Härte.

Zahnschmelz schützt nicht nur mechanisch, sondern auch chemisch, wird er jedoch bei einem pH < 5,5 in Lösung gebracht, so demineralisiert er. Dies geschieht im Mund zumeist durch bakterielle Säuren und Fruchtsäuren:

(Aus Hydroxylapatit entsteht unter Einfluss von Säuren - hier als Oxonium-Ion H₃O⁺ dargestellt - ionisches Calcium, Phosphat und Wasser)

Dem kann vorgebeugt werden, indem man das Hydroxid-Ion gegen ein Fluor-Ion substituiert, beispielsweise durch Fluoridzusätze in Zahnpasten, Kochsalz oder Trinkwasser (siehe Fluoridierung).

Fluorapatit Ca₅(PO₄)₃F besitzt bei gleichem pH-Wert ein viel geringeres Löslichkeitsprodukt, d.h. es dissoziieren weitaus weniger Fluorapatitmoleküle in einer Lösung als Hydroxylapatitmoleküle. Dies ist der Grund, weshalb Fluorapatit beständiger ist als das körpereigene Hydroxylapatit.

Siehe auch

Systematik der Minerale, Liste der Minerale

Literatur

• Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie, Nebel Verlag, ISBN 3-89555-076-0