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Bodenkunde :) (Subject) / 2. Minerale+Gesteine (Lesson)

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• 1.) Was versteht man unter „primären“ Bestandteilen von Böden? Erläutern Sie diesen Begriff für die anorganischen (mineralischen) und organischen Komponenten. Unter "primären" Bestandteilen des Bodens versteht man ererbte, unveränderte oder mechanisch zerkleinerte Stoffe. Primäre organische Komponenten sind Streu, dass heißt abgestorbene Biomasse, wie zB.: abgestorbene Blätter und Wurzeln, zerkleinerte Streu Primäre anorganische Komponenten sind Gesteinsbrocken, Sandkörner und Quarzgang. Unter "sekundären" Bestandteilen des Bodens versteht man Neubildungen, dass heißt neu erbrütete Tonminerale & Oxide. Sekundäre org. Komponenten sind Huminstoffe. Sekundäre anorg. Komponenten sind Tonminerale und Eisenoxide.\\
• 2. Erklären Sie die Begriffe „Mineral“ und „Gestein“, erläutern Sie den definitorischen Unterschied. Minerale sind chemisch u physikalisch homogene, meist auskristallisierte, anorg. Bestandteile der Erdkruste. Sie können aber auch amorph vorliegen, d.h. mit chaotischer Anordnung der Moleküle, Atome oder Ionen. Gesteine sind die Festsubstanz der Erdkruste und bestehen aus verschiedenen Mineralien, Bruchstücken von Mineralien oder Gesteinen, Organismenresten. Können allerdings auch monomineral aufgebaut sein. Sind idR ein Gemisch aus Mineralien. Minerale haben im Gegensatz zu Gesteinen eine chemische Formel mit der sie charakterisiert werden können.
• 3. Erklären Sie den Unterschied zwischen einem „amorphen“ Mineral und einem „kristallisierten“. amorphen: Anordnungen der Moleküle, Atome oder Ionen chaotisch Kristallisiert: geordnetes Ionengitter
• 4. Was versteht man unter der Mineraleigenschaft „Bruch“? Geben Sie ein Beispiel. Durch ausübung von Druck auf das mineral entsteht ein Bruch. Die Art der Bruchstelle kann Aufschluss über die Art des Minerals geben, da die innere Kristallstruktur den Bruch/Spaltbarkein bestimmt. Bsp: Quarz: bildet nie glatte Bruchflächen aus, muscheliger Bruch Feldspat: glatte, glänzende Bruch-/ Oberflächen
• 5. Erläutern Sie die Härteskala nach Mohs. Geben Sie drei Beispiele (Mineralname, Härte) aus der Härteskala. relative Härteskala, Rangskala: nächst höhere Härtestufe, die weichere Material ritzt Talk, 1 Gips, 2 Feldspat, 6 Quarz, 7 Diamant, 10
• 6. Welche sind der Reihenfolge nach die 4 wichtigsten Elementbestandteile der Erdkruste und welchen Gesamtanteil machen diese Elemente aus? O: Sauerstoff 47 Si: Silizium 26,9 Al: Aluminum 8,1 Fe: Eisen 5,1 Ca Mg Na K
• 7. Kohlenstoff und Silizium sind benachbarte Elemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems. Welches sind die stabilsten Formen, d.h. die Anhydrite (Wassersabspaltung) der Kiesel- bzw. der Kohlensäure, und wie unterscheiden sie sich? Valenzelektronenkonfiguration s2p2, d.h. 4 Außenelektronen, davon 2 im s, 2 im p Orbital. Beide neigen zur Hybridisierung mit der Ausbildung von 4 gleichberechtigten Bindungselektronen in Tetraederkonfiguration. Doch gibt es einen gewichtigen Unterschied: Wegen des größeren Atomdurchmessers kann Si keine Doppelbindungen bilden. Anhydrit von Kieselsäure → Quarz SiO2: Wasser wird intermolekular abgespalten, die Orthokieselsäure kondensiert spontan zu Vielfachkieselsäuren und bildet stabile Si­O­Si-Gitter und Ketten. Anhydrit von Kohlensäure → Kohlendioxid CO2: Wasser wird intramolekular abgespalten, es bildet sich die „normale“ Kohlensäue H2CO3. Weitere Wasserabspaltung führen zum kleineren gasförmigen Kohlendioxid
• 8. Erläutern Sie mit einer einfachen Skizze die Tetraederdarstellung für die SiO4 Bausteine der Silikate und unterscheiden zwischen chemischen Bindungen und graphischen Hilfslinien. hmm
• 9. Erläutern Sie kurz die Struktur und die Eigenschaften von Quarz. Quarz (SiO2)n: Siliziumdioxid, „Kieselsäure“ Struktur: Si-Tetraeder vollständig über Si-O Bindungen vernetzt. Eigenschaften: Härte 6 nicht spaltbar muscheliger Bruch verwitterungsresistent Hauptgemengteil vieler Gesteine --> quarzreiche Gesteine nennt man „sauer“
• 10. Erläutern Sie kurz die Struktur der Feldspäte als Gerüstsilikate und gehen dabei auf den Begriff „isomorpher Ersatz“ ein. Struktur: bestehen aus dem Silikatanion sowie Kationen Kristallisation: bei zu wenig Silizium4+ wird Aluminium3+ zwischen Sauerstoffatome platziert (isomorpher Ersatz) In 25 -50% der der Tetraeder: Al anstatt Si sterisches Passen der Atome wichtiger als Ladungsausgleich Ladungsausgleich durch Einlagerung Ca++,Mg++, Na+ oder K+ zwischen die Tetraeder
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• 11. Erläutern Sie kurz Ketten-, Band-, und Inselsilikat. Silitiumtetraeder können sich über Si-O-Si-Verknüpfungen zu Ketten & Bändern zusammenfügen Kettensilikat: Aneinanderordnung von Si-Tetraedern (mit  Si-O-Si-Verknüpfungen) zu lang gestreckten Strukturen (zB: Augit) Bandsilikate: doppelte Ketten, die sich parallel angeordnen & teilweise miteinander verbunden sind, bilden Ringstruktur aus (zB: Hornblende) Inselsilikat: SiO4 Tetraeder kristallisieren auch ohne Si-O-Si-Bindungen aus, hohe neg Gitterladung wird durch eingestreute Kationen kompensiert, Zusammenhalt: elektrostatisch (wichtigster Vertreter Olivin)

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