Kategorie
| Covellin | |
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| Andere Namen |
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| Chemische Formel |
CuS |
| Mineralklasse | Sulfide und Sulfosalze 2.CA.05 (8. Auflage: II/C.22) nach Strunz 02.08.12.01 nach Dana |
| Kristallsystem | hexagonal |
| Kristallklasse; Symbol nach Hermann-Mauguin | dihexagonal-dipyramidal; 6/m 2/m 2/m[1] |
| Raumgruppe (Raumgruppen-Nr.) | P63/mmc (Raumgruppen-Nr. 194) |
| Farbe | indigoblau bis blauschwarz |
| Strichfarbe | grau bis schwarz |
| Mohshärte | 1,5 bis 2 |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 4,6 bis 4,76 ; berechnet: 4,602[2] |
| Glanz | halbmetallisch |
| Transparenz | undurchsichtig, in dünnen Blättchen durchscheinend |
| Bruch | uneben |
| Spaltbarkeit | sehr vollkommen nach (0001) |
| Habitus | hexagonale, tafelige Kristalle; körnige, massige Aggregate und Krusten |
| Häufige Kristallflächen | {0001}, {1011}, seltener {1013}, {1014}[3] |
| Zwillingsbildung | keine |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindex | nω = 1,450; nε = 2,620[4] |
| Doppelbrechung (optischer Charakter) |
δ = 1,170 [4] ; einachsig positiv |
| Pleochroismus | sichtbar blau bis blau-weiß |
| Weitere Eigenschaften | |
| Schmelzpunkt | 103 °C[5] |
| Chemisches Verhalten | löslich in Salpetersäure |
| Ähnliche Minerale | Bornit, Chalkosin, Chalkopyrit |
Covellin, veraltet auch als Kupferindig oder Blaues Kupferglas sowie unter seiner chemischen Bezeichnung Kupfer(II)-sulfid bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Sulfide und Sulfosalze“. Er kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung CuS, besteht also zu gleichen Teilen aus Kupfer und Schwefel.
Covellin ist im Allgemeinen undurchsichtig und nur in sehr dünnen Spaltblättchen durchscheinend. Er entwickelt nur selten gut ausgebildete, tafelige bis blättrige Kristalle von bis zu 10 cm Größe. Meist findet er sich in Form feinkörniger Krusten oder pulvriger Anflüge auf anderen Mineralen. Frische Covellin-Proben sind von charakteristischer, indigoblauer bis blauschwarzer Farbe und weisen einen fettigen bis halbmetallischen Glanz auf. An der Luft läuft das Mineral allerdings nach einiger Zeit teilweise schwärzlich oder buntfarbig[6] an und wird matt.
Besondere Eigenschaften
Mit einer Mohshärte von 1,5 bis 2 gehört Covellin zu den weichen Mineralen, die sich ähnlich wie das Referenzmineral Gips (2) mit dem Fingernagel ritzen lassen. Aufgrund seines schichtförmigen Aufbaus lässt sich das Mineral zudem sehr leicht in dünne, biegsame Blättchen spalten.
Covellin besitzt ungewöhnliche optische Eigenschaften. Bedingt durch eine hohe Dispersion ändert sich die Farbe des Minerals stark, je nachdem, in welchem Medium es sich befindet. So erscheint das trockene Mineral an der Luft blau, ist es mit Wasser benetzt, violett. Taucht man es in ein Öl, das stark lichtbrechend ist, erscheint Covellin schließlich rot.
Vor dem Lötrohr schmilzt Covellin leicht und brennt mit blauer Flamme. Er ist leicht löslich in Salpetersäure, wobei elementarer Schwefel abgeschieden wird.
Unterhalb von 1,63 Kelvin wird Covellin zum Supraleiter. Covellin ist das erste bekannte natürliche Mineral, das diesen Effekt zeigt.[7]
Etymologie und Geschichte
Erstmals beschrieben wird das Mineral 1815 durch Johann Carl Freiesleben als „Kupfererz von ausgezeichnet dunkel lasur-, indig- oder schwärzlichblauer Farbe, die auf dem Bruche etwas lichter und frischer als an der Oberfläche ist, wo sie bald schwärzlich anläuft“[8], das in der Nähe von Sangerhausen im „Carolinenschacht“ (gegen Morgen) teilweise in Form dicker Platten und Lagen zwischen Lagen im Kupferschiefer entdeckt wurde. Freiesleben vermutete hinter dem blauen Kupferglas eine neue Mineralart und ordnete es zwischen Buntkupfererz (Chalkopyrit) und Kupferglas (Chalkosin) ein, erwähnte aber zusätzlich, dass es von Klaproth als eine Varietät von Buntkupfererz angesehen wird.[8]
1818 zitiert August Breithaupt die Entdeckung von Freiesleben in seinem Werk Handbuch der Mineralogie, stellt aber fest, dass das Mineral nicht wie vermutet nur ein angelaufenes Buntkupfererz oder -glas, sondern durchgehend von blauer Farbe und unmetallisch ist. Er bezeichnete das Mineral daher nach seiner charakteristischen Farbe als Kupferindig ohne allerdings seine chemische Zusammensetzung zu bestimmen.[9]
Die genaue chemische Zusammensetzung wurde erst 1827 von Niccolò Covelli am Material vom Vesuv und Friedrich August Walchner (1799-1865) an Proben der Grube Haus Baden (Badenweiler, Baden-Württemberg) bestimmt.[10]
Seinen bis heute gültigen Namen Covellin legte schließlich 1832 François Sulpice Beudant fest, der das Mineral nach Niccolò Covelli benannte.[11]
Klassifikation
In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte Covellin zur allgemeinen Abteilung der „Sulfide mit dem Stoffmengenverhältnis von Metall : Schwefel (Selen, Tellur) ≈ 1 : 1“, wo er zusammen mit Idait, Klockmannit und Nukundamit die unbenannte Gruppe II/C.22 bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Covellin ebenfalls in die Abteilung der „Metallsulfide, M : S = 1 : 1 (und ähnliche)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach den in der Verbindung vorherrschenden Metallen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „mit Kupfer (Cu)“ zu finden ist, wo es als Namensgeber die „Covellingruppe“ mit der System-Nr. 2.CA.05 und den weiteren Mitgliedern Klockmannit, Spionkopit und Yarrowit bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den in die Klasse der „“ und dort in die Abteilung der „“ ein. Hier ist er zusammen mit Klockmannit in der „Covellingruppe“ 02.08.12 innerhalb der Unterabteilung „Sulfide – einschließlich Seleniden und Telluriden – mit der Zusammensetzung AmBnXp, mit (m+n):p=1:1“ zu finden.
Modifikationen und Varietäten
Es sind insgesamt drei Varietäten des Covellins bekannt. Der blaubleibende Covellin, der erstmals 1931 von Paul Ramdohr beschrieben wurde, enthält einen Überschuss an Kupfer (68 anstatt 66 Gewichtsprozent Kupfer). Dadurch kommt es zu einer deutlichen Änderung der optischen Eigenschaften. Die Varietät bleibt auch in Wasser und Öl blau und ändert ihre Farbe nicht.[12]
Zwei weitere Varietäten enthalten zusätzlich zum Kupfer und Schwefel noch Silber beziehungsweise Selen.[13]
Bildung und Fundorte
Covellin ist ein typisches Sekundärmineral und bildet sich durch Verwitterung zusammen mit anderen Sekundärmineralen wie Anilit, Bornit, Chalkosin, Digenit und Djurleit in der sogenannten Zementationszone (unterhalb der Oxidationszone) im Bereich des Grundwasserspiegels bzw. knapp darunter. Die Ausgangsminerale Pyrit (FeS2) und Chalkopyrit (CuFeS2) sowie der bereits in der Oxidationszone entstandene, in Lösung gehende Chalkanthit (CuSO4·5 H2O) werden dabei entsprechend folgender Reaktionsgleichungen umgewandelt:
- $ \mathrm {4\ FeS_{2}+7\ CuSO_{4}+4\ H_{2}O\longrightarrow 7\ CuS+4\ FeSO_{4}+4\ H_{2}SO_{4}} $
- $ \mathrm {CuFeS_{2}+CuSO_{4}\longrightarrow 2\ CuS+FeSO_{4}} $
Aufgrund seiner Bildungsbedingungen ist Covellin oft als dünne Schicht auf anderen Mineralen zu finden. Diese Art von Covellin-Überzüge findet man in vielen Kupfermineral-Lagerstätten. Mächtige und erzreiche Oxidations- und Zementationszonen treten vor allem dort auf, wo der Grundwasserspiegel großen Schwankungen unterliegt. Aride und tropisch-aride Klimazonen bieten daher besonders günstige Bildungsbedingungen.[14]
Selten bildet sich Covellin auch als Primärmineral unter hydrothermalen Bedingungen.
Covellin wird bei andauernder Verwitterung selbst zum Ausgangsmineral bei der Entstehung von Azurit und Malachit, sowie einem unter der Bezeichnung Kupferpecherz bekannten, inhomogenen Mineralgemenge.[14]
Covellin kommt zwar häufig vor, ist meist jedoch nur in geringen Mengen vorhanden. Ein wichtiger Fundort und gleichzeitig die Typlokalität ist der Vesuv in Italien, an dem es als Sublimationsprodukt entstanden ist. Größere Kristalle wurden in Alghero auf Sardinien gefunden. Weitere Funde mit größeren Mengen Covellin sind unter anderem im Mansfelder Kupferschiefer bei Sangerhausen, in den schichtgebundenen niederschlesischen Kupferlagerstätten um Lubin in Polen, bei Leogang in Österreich, Bor in Serbien, den US-Bundesstaaten Montana, Alaska, Colorado und Utah sowie La Rioja in Argentinien gemacht worden.[15]
Kristallstruktur
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Covellin kristallisiert isotyp mit Klockmannit im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe P63/mmc (Raumgruppen-Nr. 194) mit den Gitterparametern a = 3,79 Å und c = 16,34 Å (c/a = 4,31) sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.
Im Vergleich mit anderen Verbindungen, deren Verhältnisformel ebenfalls AB ist und die meist in dichtesten Kugelpackungen kristallisieren, ist Covellin deutlich komplizierter gebaut. Von den sechs in der Elementarzelle vorhandenen Schwefelatomen liegen vier, ähnlich wie die Schwefelatome in Pyrit oder Patronit, als zwei Disulfid-Anionen (S22−) mit einer Bindungslänge von d(S–S) = 2,07 Å vor. Bei den übrigen zwei Schwefelatomen handelt es ich um isolierte Sulfidanionen (S2−) vor. Bei den Kupferkationen sind ebenfalls zwei verschiedene Gruppen vorhanden. Vier der Kationen sind einfach geladen (Cu+) und tetraedrisch von Schwefel umgeben. Eine Ecke des Tetraeders besteht aus einem einzelnen Sulfidanion und die übrigen drei Ecken von Schwefelatomen gebildet, die Teil eines Disulfid-Anions sind. Die beiden weiteren Kupferatome sind zweifach geladen (Cu2+) und trigonal-planar von drei einzelnen Schwefelanionen umgeben.[16]
Verwendung
Covellin ist ein Kupfererz, da es aber kaum reichhaltige Lagerstätten gibt, spielt der Abbau als Rohstoff für die Kupferproduktion nur als Beiprodukt beim Abbau anderer Erze eine Rolle.
Siehe auch
Literatur
- Friedrich Klockmann, Paul Ramdohr, Hugo Strunz (Hrsg.): Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978 (Erstausgabe: 1891), ISBN 3-432-82986-8, S. 448.
- Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 299.
Weblinks
Commons: Covellite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
- Mineralienatlas:Covellin (Wiki)
Einzelnachweise
- ↑ Webmineral - Covellite (englisch)
- ↑ Covellite, in: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America, 2001 (PDF 58,2 kB)
- ↑ Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 223-224.
- ↑ 4,0 4,1 Mindat - Covellite (englisch)
- ↑ Eintrag zu Kupfer(II)-sulfid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 4. Dezember 2012 (JavaScript erforderlich)
- ↑ Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 38.
- ↑ Francesco Di Benedetto et. al.: First evidence of natural superconductivity: covellite. In: European Journal of Mineralogy, 2006, 18, 3, S. 283-287, doi:10.1127/0935-1221/2006/0018-0283
- ↑ 8,0 8,1 Johann Carl Freiesleben: Geognostische Arbeiten, Band 3, Freiberg 1815, S. 129-130 in der Google Buchsuche
- ↑ Handbuch der Mineralogie (Band 4, Ausgabe 2), verfasst von Christian August Siegfried Hoffmann und weitergeführt von August Breithaupt, Freiberg 1818, S. 179-180 in der Google Buchsuche
- ↑ tw.strahlen.org - Thomas Witzke (Stollentroll): Entdeckung von Covellin
- ↑ F. S. Beudant: Sulfure de cuivre du Vésuve, In: Traité Élémentaire de Minéralogie, 2. Auflage, Paris 1832, S. 409-410 (PDF 159 kB)
- ↑ Kurt v. Gehlen, Horst Piller: Zur Optik von Covellin, In: Beiträge zur Mineralogie und Petrographie, Band 10 (1964), S. 94-110, doi:10.1007/BF01192539
- ↑ Argentian Covellite und Selenian Covellite bei mindat.org
- ↑ 14,0 14,1 Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, S. 32, 36, 37, 282 u. 283, ISBN 3-540-23812-3
- ↑ Mindat - Localities for Covellite
- ↑ Howard T. Evans, Judith A. Konnert: Crystal structure refinement of covellite, In: American Mineralogist, Band 61 (1976), S. 996-1000, PDF 563 kB
