Polymorphie

[rheinkiesel]

Hallo,
beschäftige mich gerade mit Polymorphie.

Nun gibt es bei Eisen ja Goethit und Lepidokrokit mit der gleichen chem. Formel. Einmal als alpha- und einmal als gamma- FeO(OH). ist das jetzt auch ein Beispiel für Polymorphie ? Was bedeuten das alpha bzw. gamma ?

Kann mir das jemand in einfachen Worten erklären ?

Viele Grüße
Rheinkiesel

[Collector]

Hallo Rheinkiesel

schau doch mal ins Lexikon, da steht eine recht anschauliche Erklärung zu Polymorphie ( Polymorphismus).

Ein kristalliner Stoff kann zwei oder mehr sogenannte "Modifikationen" der Kristallstruktur zu bilden, im Zusammenhang mit der Veränderung der physikalischen Eigenschaften. ( u.a. auch Übergänge bzw. Umwandlung von Modifikationen  bei Änderung der äusseren Bedingungen von alpha zu beta. Eine Umkehr, bei Wiederherstellung der ursprünglichen Bedingungen, d.h. von beta zu alpha, heisst Enantiotropie ).

Man unterscheidet die verschiedenen polymorphen Modifikationen durch Voranstellen der griechischen Buchstaben alpha, beta , gamma usw.
(zBsp. alpha-Quarz = Tiefquarz, beta-Quarz=Hochquarz). Die Buchstaben entsprechen im wesentlichen der Erhöhung oder Erniedrigung der Umwandlungstemperatur.

Nicht nur Goethit und Lepidokrokit sind beständige polymorphe Modifikationen; typisch auch Graphit und Diamant, Böhmit und Diaspor, etc.  Polymorphie ist im MIneralreich weit verbreitet.
Beim Schwefel gibts sogar sechs polymorphe Modifikationen, von denen allerdings nur drei natürlich vorkommen.

gruss
collector

[Galenit]

Hallo Rheinkkiesel!
Bin kein Fachman auf dem Gebiet,  aber als Form der Polymorphie würde ich es nicht sehen. Es müsste chemische Verwitterung in verbindung mit H2O und Fe 2wertig zu 3wertig sein.

Ausser Goethit und Lepidokrokit gibt es ja noch den sehr seltenen (!) Ferrihydrit.
Welches Mineral entsteht, hängt allein mit der Oxidation von 2-wertigem Eisen zusammen und der Geschwindigkeit in der dies geschieht.
Landsam --> schneller --> ganz schnell
Goethit --> Lepidokrokit --> Ferrihydrit.

Fe - Oxide
á - FeOOH - Goethit
5 Fe2 O3 · 9 H2O - Ferrihydrit
á - Fe2 O3 - Hämatit
ã - FeOOH - Lepidokrokit
ã - Fe2 O3 - Maghemit
(sieht nicht wie Polymorphie aus....)


Ich hoffe ich habs selber einigermaßen richtig verstanden und dir helfen können.
Aber hier gibts dafür sicher noch einen Fachmann im Forum.

Glück Auf
Stephan

[Collector]

@Rheinkiesel
@EndOfAllHope

hoffe dass wir Rheinkiesel nicht verwirren.

Aber - da scheints ( bei EndOfAllHope )  ein kleines Missverständnis zu geben.

a. Es gibt eindeutig vier (4) polymorphe Eisenhidroxide

1. alpha-Fe3+O(OH) = Goethit    (orthorhombisch, trimorph mit Lepidokrokit und Feroxyhyt
2. beta-Fe3+(O,OH,Cl) = Akaganeit (mon-/ps.tet.polymorph mit Feroxyhyt, Goethit und Lepidokrokit)
3. gamma-Fe3+O(OH) = Lepidokrokit (orthorhombisch, trimorph mit Goethit und Feroxyhyt )
4. delta-Fe3+O(OH) = Feroxyhyt (Hexag., trimorph mit Goethit und Lepidokrokit

b. Ferriihydrit ist meines Wissens nach keine polymorphe Modifikation, sondern (nominell) Fe2O3.9 H2O, trigonal, ohne Bezug zur Polymorphie.

c. Hämatit ist alpha-Fe2O3 und  polymorph  mit  Maghemit ( gamma-Fe2O3, dimorph mit Hämatit)

Die Entstehung der o.a. 3 polymorphen Eisenoxide (alpha, gamma, delta) beruht eindeutig auf Veränderungen von Temperatur, Druck und Löslichkeit (erniedrigte Temperatur = höhere Koordinationszahl, Abnahme des Drucks = Verringerung der Koordinationszahl ). Auch Übergänge vom labilen über den metastabilen zum stabilen Zustand sind veraantwortlich für Modifikationen (Polymorphie).

gruss
collector

[Galenit]

Mus ich ja doch nicht nochmal nachschlagen
Hoffe du bist dir sicher  sonst habs ichs wieder flasch .... :'(

... ich schlags doch mal nach wenn ich wiede rmeine Bücher hab

[Collector]

Hallo EndOfAllHope

ich hab ja auch nicht die Weisheit mit Löffeln gefressen  ...

natürlich habe ich bei der Definition der polymorphen Modifikationen auch die Literatur bemüht

1. Strunz /Ramdohr: Lehrbuch der Mineralogie
2. Betechtin : Lehrbuch der Mineralogie
3. Mason / Berry: Elements of Mineralogy
4. Fleischer / Mandarino: Glossary of Mineral specimen
5. Roberts/Campbell/Rapp: Encyclopedia of Minerals
6. Dana: Dana`s System of Mineralogy

Bis auf die Quelle Nr. 5 sind sich die Autoren einig.
Die Autoren der Nr. 5 drücken sich nicht immer ganz klar aus, bzw. sprechen bei:

alpha-/Goethit: = polymorph mit Akaganeit, Feroxyhyt und Lepidokrokit
beta-/Akaganeit : = polymorph mit Feroxyhyt, Goethir und Lepidokrokit
gamma-/Lepidokrokit: = trimorph mit Akaganeit und Goethit
delta-/Feroxyhyt := polymorph mit Akaganeit, Goethit und Lepidokrokit

Das ist nicht ganz logisch, denn einmal ist Feroxyhyt polymorph mit Lepidokrokit, andererseits wird bei Lepidokrokit nur die Trimorphie mit Akaganeit und Goethit erwähnt.

Aber ich glaube, dass weicht schon erheblich ab von dem, was Rheinkiesel interessiert.

gruss
collector

[Schluchti]

Wäre ein Beispiel für Polymorphie auch As₂O₃?

Tritt ja einmal als Claudetit und einmal als Arsenolith auf.

[Collector]

Claudetit ist dimorph mit Arsenolith
Arsenolith ist dimorph mit Claudetit.

gruss
collector

[Schluchti]

Ah ja, also weil es nur zwei verschiedenen Formen gibt, richtig?

[Collector]

Hallo Schluchti


z.Zt. ist diese Annahme richtig.

Akademisch gesehen schliesst das jedoch nicht aus, dass es noch andere polymorphe As-oxide gibt, die man bisher nicht entdeckt hat.

(so war das z.Bsp. beim Feroxyhyt ( delta-Fe3+O(OH)) den man erst um 1976 in Tiefsee-Fe-Mn-Knollen entdeckte ).

collector

[Schluchti]

Ja, die Möglichkeit einer neuen Form ist natürlich immer gegeben.

Solange man nur zwei Formen kennt, wäre das also dimorph und bei dreien dann trimorph bzw. spricht man ab da von polymorph?

[Collector]

Nein, bereits ab zwei Formen = polymorph



collector

[McSchuerf]

poly = griech.: viel..

hier ist auch noch etwas Interessantes zur Polymorphie aber bei Siliziumdioxid steht eindeutig etwas Falsches bzw. Unvollständiges!

http://www.chem.tu-freiberg.de/~boehme/lehre/rksa/rksa014.html

Es gibt nicht nur 4 Polymorphe sondern mittlerweile 9 Modifikationen von Siliziumdioxid (Moganit kam als letztes Mineral dazu!); Quarz ist nur eine davon. Wenn man von Polymorphie spricht, muss man auch automatisch von Modifikationen sprechen.

[McSchuerf]

http://www.mineralienatlas.de/phpwiki/index.php/Polymorphie

..ich sehe mal wieder, dass meine Definition von Polymorphie, die ich damals sicher auch für das Lexikon geliefert hatte, nicht übernommen wurde..schade..aber o.k. die Def. geht auch..

Entdecker der Polymorphie ist übrigens Chemiker Mitscherlich zu Beginn des 19. Jhd. gewesen; auch das steht nicht in o.a. Link..und noch vieles mehr nicht..sollte man evtl. mal ergänzen.. ...

..meine Def. lautete:

Polymorphie (griech. polys = viel, morphe = Gestalt) bezeichnet die Eigenschaft verschiedener Minerale gleicher chemischer Zusammensetzung in zwei oder mehr Modifikationen aufzutreten (bei veränderter Symmetrie, verschiedenartigen Kristallformen und gelegentlich auch in abweichenden physikalischen Eigenschaften).
Bedingung hierbei sind unterschiedliche Temperaturen und Drucke bei der Entstehung, die zu unterschiedlicher Anordnung der Atome im Kristallgitter führten.

Dann hattte ich 6 Bsp. mit Formeln beschrieben.. (darunter Pyrit-Markasit, Argentit-Akanthit, Calcit-Aragonit..das sind wohl die bekanntesten Bsp. außer Siliziumdioxid (Kieselsäure).

Da diese Minerale in zwei Modifikationen auftreten können, nennt man sie dimorph.
Kieselsäure SiO2 kann, je nach Druck und Temperatur, in einer amorphen und 8 kristallinen Modifikationen erscheinen (polymorph).

Entdecker der Polymorphie: Chemiker Mitscherlich zu Beginn des 19. Jhd.

[rheinkiesel]

Vielen Dank für Eure Ausführungen,
jetzt seh´ich etwas klarer.

In einem alten Chemiebuch hab ich die Kristallgitter von Graphit und Diamant mit einer Stereo-brille als räumliche Darstellung nebeneinander betrachten können - da wird einem so richtig klar, daß Druck von außen zu einer Modifikationsänderung führen kann, das Diamantgitter wirkt wie ein gestauchtes Graphitgitter.

Ich bin überrascht, wie viele Beispiele es für das Thema gibt - wenn auch nicht alle so deutlich sind, wie das obige Beispiel, z.B. hab ich von verschiedenen Modifikationen von gediegenem Arsen gelesen, die praktisch nur im Labor zu unterscheiden sind.

Sogar im täglichen Leben gibt´s Beispiele für veränderte physikalische Eigenschaften verschiedener Modifikationen einer Stoffes:
wenn die Schokolade für den Kuchenüberzug beim Schmelzen zu stark erhitzt wird, geht die Kakaobutter in eine andere Modifikation über, die ewig lang nicht fest wird.
(Da seht ihr wozu es führt, wenn Frauen mitreden dürfen, 
Bitte nicht steinigen, Mädels).

Gruß aus dem wilden Süden
Rheinkiesel