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Bodenkunde (Fach) / Anorganische Ausgangsmaterialien (Lektion)

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• 2) Erklären Sie die Begriffe „Mineral“ und „Gestein“, erläutern Sie den definitorischen Unterschied. Gesteine= Festsubstanz der Erdkruste, keine chemische Formel, Gemische aus Mineralen, wenn fast ausschließlich aus einem Mineral heißt das “monomineral” Minerale=auch Bestandteile der Erdkurste aber physikalisch und chemisch homogen, chemische Formel, meist kristallisiert --> die meisten: Minerale der Erdkruste sind Kugelpackungen aus Sauerstoff, in die Siliziumatome bzw. einige weitere Elemente eingestreut sind. kristallisiert= die Ionen eines Minerals liegen als geordnetes Ionengitter vor amorph= („ohne Gestalt“) die Anordnungen der Moleküle, Atome oder Ionen sind chaotisch. zB Vulkangläser 
• 3) Erklären Sie den Unterschied zwischen einem „amorphen“ Mineral und einem „kristallisierten“. Minerale= physikalisch und chemisch homogene Bestandteile der Erdkruste.  --> meist kristallisiert kristallisiert= die Ionen eines Minerals liegen als geordnetes Ionengitter vor amorph= („ohne Gestalt“) die Anordnungen der Moleküle, Atome oder Ionen sind chaotisch. zB Vulkangläser 
• !4.) Erläutern Sie die Härteskala nach Mohs. Geben Sie drei Beispiele (Mineralname, Härte) aus der Härteskala. Und was ist VH? relative Skala (Rangskala) für die Härte von Mineralendie jeweils nächst höhere Härtestufe kann die weicheren Minerale ritzen, umgekehrt nicht   Talk VH 2,4 Gips VH 3610)  Diamant VH 10060  absoluten Härtewerte anhand der Vickers-Härten: → VH= Vickers-Härte: bestimmter Druck pro Quadratmillimeter um in Materialien eine bestimmte Eindrücktiefe zu bewirken. 
• !5) Welche sind der Reihenfolge nach die 4 wichtigsten Elementbestandteile der Erdkruste und welchen Massenanteil machen diese Elemente aus? Über 92 % der Masse der Erdkruste besteht nur aus diesen 6 Elementen!  Sauerstoff 47%Silizium 27%Aluminium 8% Eisen 5%
• 1) Die Minerale werden aufgrund ihres Chemismus gegliedert. Nennen Sie drei Gruppen und jeweils einen Vertreter. → Mineralien werden aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung in 9 Klassen eingeteilt  1. Sulfide: zB Pyrit  2. Oxide: zB Quarz, Eisen- oder Aluminiumoxide   3. Carbonate: zB Calciumcarbonat 
• !6) Kohlenstoff und Silizium sind benachbarte Elemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems, die Kiesel- und die Kohlensäure sind strukturell sehr ähnlich. Beide sind aber nicht sonderlich stabil und reagieren unter Wasserabspaltung (Anhydrid). Wie erfolgt die Wasserabspaltung bei den beiden Säuren und wie sehen die Anhydride dann aus? Kohlenstoff C und Silizium Si sind beide in der 4. Hauptgruppe. Kohlensäure und Kieselsäure regieren unter Abspaltung von Wasser (Anhydrid)  Anhydrid= eine chemische Verbindung, die aus einer Säure oder Base durch Entzug von Wasser entsteht, zB Kohlendioxid ist das Anhydrid der Kohlensäure Frage: Bei der Orthokohlensäure ist die Wasserabspaltung intramolekular --> es ensteht Kohlendioxid (Gas) 1. innerhalb des Moleküls wird Wasser abgespalten (intramolekular) , es entsteht Kohlensäure  H2CO32. innerhalb des Moleküls passiert eine weitere Wasserabspaltung, es entsteht das CO2 (Anhydrid) bei der Orthokieselsäure ist die Wasserabspaltung intermolekular --> es entsteht Quarz 1. Wegen des größeren Atomdurchmessers kann Si keine Doppelbindungen bildenintermolekulare Wasserabspaltung →  2 Kieselsäure Moleküle schließen sich zu Dikieselsäure 2. nochmal intermolekulare Wasserabspaltung →  es entsteht das Anhydrid Quarz (aus stabilen Si-O-Si Ketten/Gittern)
• 7) Erläutern Sie mit einer einfachen Skizze die Tetraederdarstellung für die SiO4 - Grundbausteine der Silikate. Unterscheiden Sie dabei zwischen chemischen Bindungen und graphischen Hilfslinien. Siliziumatome, die nach 4 Seiten mit Sauerstoff-atomen verbunden sind = tetraederstruktur
• 11) Definieren Sie kurz Magmatit, Sedimentgestein, Metamorphit. Welchen Mengenanteil haben Magmatite a) in der Erdkruste b) an der Erdoberfläche? a) Erdkruste besteht zu 90% aus Magmatiten b) Erdoberfläche 25% Definition:  1. Magmamit= primäres Material also Magma steigt aus tieferen Erdschichten auf, fließt aus (Vulkan) kühlt ab und erstarrt (Kristalisation) → beim offenen Aufdringen entstehen Vulkanite (Ergussgesteine), beim verdeckten Aufdringen entstehen Tiefengesteine (Plutonite) 2. Sedimentgestein= An der Erdoberfläche unterliegen Magmatite der Verwitterung, d.h. Zerkleinerung, Auflösung, Umwandlung. Es entsteht Sedimentgestein, das aus verfestigtem Sediment besteht.   3. Metamorphite = durch hohe Temp. Und Druck umgewandelte Magmatite oder Sedimengesteine.
• 12) Erklären Sie die Begriffe Plutonit (Tiefengestein) und Vulkanit (Ergussgestein). Wie unterscheiden sie sich makroskopisch? Magmamit= primäres Material also Magma steigt aus tieferen Erdschichten auf, fließt aus/  kühlt ab und erstarrt (Kristalisation), richtungslos körnig  →  beim offenen Aufdringen entstehen Vulkanite (Ergussgesteine) schnelle Kristalisation an der Oberfläche → feine Körnung, richtungslos → beim verdeckten Aufdringen entstehen Plutonite (Tiefengesteine) Kristallisation unter mächtigem, wärmeisolierendem Gesteinsmantel → langsame Abkühlung ermöglicht die Ausbildung grobe Körnung, richtungslos → zB Granit, Basalt
• 14) Beschreiben Sie für Granit und Basalt in welchen typischen Bildungen diese in der Landschaft auftreten. Granit = Plutonite  → Granitlandschaften erkennt man an der  – Wollsackverwitterung,  entlang von Klüften entstehen abgerundete Blöcke, grobe Körnung Basalt= Vulkanit →  Basalt – Basaltsäulen, gleichmäßig  angeordnete Säulen enstehen bei schneller Abkühlung, feine Körnung
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• !Erläutern Sie kurz die Struktur und die Eigenschaften von Quarz. besteht aus Si-Tetraedern, die an den Ecken über Si-O Bindungen mit anderen Tetraedern verknüpft  sindes entsteht keine geordnete Struktur, sondern leicht spiraligdurch die stabilen Atombindungen und die fehlende Gitterordnung ist Quarz hart und nicht spaltbar → deswegen muscheliger Bruch → Starke Bindungen = schlechte Spaltbarkeit, hohe Häte (7), verwitterungsresistent
• 8) Erläutern Sie kurz die Struktur der Feldspäte als Gerüstsilikate und gehen Sie dabei auf den Begriff „isomorpher Ersatz“ ein. --> bestehen wie Quarz aus Si-O Tetraedern --> aber wenn bei der Entstehung von den Tetraedern nicht genug Silizium (4+) vorhanden ist wird stattdessen Aluminion (3+) oder Magnesium (2+) zwischen die Saueratoffatome platziert  - “isomorpher Ersatz” : hier geht es nicht um die passende Ladung sondern den ähnlichen Durchmesser → daher Silizium ersetzen ohne Einfluss auf die Gerüstsruktur zu nehmen - Ladungsausgleich: Da die eingebauten Kationen  weniger postitiv geladen sind, muss ein Ladungsausgleich über Kationen (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) stattfinden (für jedes Al muss eine negative Ladung kompensiert werden)→  diese werden in die Tetraeder Zwischenräume eingelagert ohne Ionenbindungen
• !9) Erläutern Sie kurz Ketten-, Band-, und Inselsilikat. → → bei Ketten- oder Bandsilikate sind Siliziumtetraeder durch  Si-O-Si Bindungen zu Ketten oder Bändern zusammengeschlossen, oftmals faserig zB  Hornblende (Bandsilikat), und Augite (Kettensilikat) → Bei Inselsilikaten kristallisieren die Si-Tetraeder einzeln aus  die dabei entstehenden negativen Gitterladung wird dann durch eingelagerte Magnesium- und Eisenkationen kompensiert.zB Olivin
• !10) Was sind Blatt-(Phyllo-) Silikate. Was hat die geringe Härte des Talks damit zu tun, dass seine „Kristallblätter“ ungeladen sind? → Anordnung von Si- Tetraedern zu verknüpften Ringen in einer Ebene (=„Blatt“)  -  Si-Blätter halten durch Kationeneinlagerung zusammen - zwischen den Doppelblättern nur van der Waals Kräftealso ist die Härte der Minerale dementsprechend gering→zB Speckstein: mohs härte 1 
• !13) Was versteht man unter „basischen“ und „sauren“ Gesteinen? Wie unterscheiden sich diese makroskopisch. Nennen Sie für jede Gruppe einen häufigen Vertreter und ein Hauptgemengeteil (Mineral). Quarzreiche Gesteine nennt man „sauer", quarzarme Gesteine „basisch“ Quarzreiche Gesteine und Minerale nennt man „sauer" oder "felsisch" , SiO2 Gehalt > 65%,→ hellBsp. Granit, Mineral: Quarz quarzarme Gesteine „basisch“ bzw "mafisch", SiO2 Gehalt < 52% →  dunkelBsp. Basalt, Mineral: Olivin
• !15) Wie nennt man den Prozess, der aus einem Lockersediment ein Festgestein macht? Erläutern Sie zwei mögliche Abläufe eines solchen Prozesses. → Diagenese= die Verfestigung von lockeren Sedimenten zu festen Sedimentgesteinen Drucklösung: Durch hohe Drücke werden die Sedimentpartikel zusammengepresst und so entsteht eine unmittelbare Kornbindung. UEntwässerung/ Entsalzung: zB aus Ton wird das Wasser aus den Poren ausgepresst --> Tonstein --> typisches Aussehen: schichtung 
• !16) Erklären Sie den Begriff der Schieferung bei metamorphen Gesteinen, wie entsteht sie? Metamorphite unterliegen großen Drücken und hohen Temperaturen.  Dadurch wird das Gefüge weich, die Kristalle regeln sich ein.  Dabei entsteht eine Schieferung
• 17) Was sind Ortho-, was sind Paragneise? Gneise= metamorphe Gesteine (die mehr als 20 % Feldspat enthalten) • Orthogneis, meist aus Granit entstanden mit hohem Quarzanteil• Paragneis, aus Sedimentgesteinen entstanden, meist reicher an basischen Kationen
• Was versteht man unter der Mineraleigenschaft „Bruch“? Geben Sie ein Beispiel.  → Bruch beschreibt die Art, wie ein Gestein/Mineral bricht und wie die Bruchoberflächen aussehen.  Bei Feldspat glänzende, glatte Bruchkanten/-flächen, bei Quarz muscheliger Bruch

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