blaue Streifen in Halit

[Krizu]

Es gibt aber auch weitere Arbeiten zu dem Thema, z.B. K. RECKER, "Über den Einbau von Uran in CaF2" in Angewandte Chemie 73, 1961
Wie weit die Mischbarkeit geht - keine Ahnung (sicher nicht sehr weit).

Hast Du die Arbeit?

schon, die haben wir doch, die "Stelle" ist ja relativ groß. Wenn ich die Reichweite der Alpha-Strahlung in Fluorit mal grob auf 1/2000 mm schätze, dann brauche ich nicht mal eine so hohe Uran-Konzentration (im Mischkristall). Strunz hatte irgendwo mal vorgerechnet, dass die radioaktive Färbung von Fluorit (wieder aus Wölsendorf) durch den gemessenen Uran-Gehalt innerhalb von etwa 1000 Jahren erfolgen könnte.

Die Reichweite beträgt etwa 1/2000 der Reichweite in Luft. In der Zerfallsreihe ist das RaC´und ThC´(komische Notation in dem alten Schinken) am energiereichsten. Reichweite imho im wenige cm-Bereich, oder? Es werden meines Wissens 1,5MeV /cm Luft gebraucht. Die Energien liegen um 5MeV, also rund 3cm in Luft = 15µm im Kristall. Dazu passt das Bild neben mir

Wenn Du jetzt dotiert, bekommst du im CaF2 eher so Wachstumsstreifen wie in dem Hallit hier.  Ein Kreis geht von einer Punktquelle aus. ein Uranatom macht in der ganzen Zerfallsreihe 8 Alphas, mehr nicht. um so eine Baugruppe gibt es dann 8 Bereich  in 15µm Abstand mit 10nm Durchmesser  . Das reicht nicht.

Für mich stellt sich eigentlich nicht die Frage, ob der Fluorit nach radioaktiver Bestrahlung durch Ca gefärbt ist (das halte ich für einige Fälle für gesichert), vielmehr ob man das als kolloidale Färbung bezeichnen darf (wie das in der Literatur gemacht wird).

Ok, dann hol ich jetzt "Plasmonen" aus der Reserve 
Nanoteilchen sind zur Zeit in der Wissenschaft sehr beliebt. Lassen wir mal aussen vor, ob die 100, 10000 oder 1000000 Atome umfassen. Bei Metallen können die Elektronen kollektive Schwingungen ausführen, die Plasmonen. Das ist so in der Art als wenn die Wassertropfen in der Badewanne schwappen. Bei Metall-Nanoteilchen sind diese Schwingungen vom Durchmesser abhängig (Vergleich Schwappen in der Badewanne zu Eimer zu Tasse) und die Teilchen haben andere Farben. Das gilt nicht für die Farbe von Calcium (einem Metall) in CaF2. Das ist eine reine Farbe. Ein Opal ist meines Wissens aus kolloidalen Teilchen aufgebaut.

Die originale Stelle im "Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie" lautet:
"Durch die einwirkende alpha-Strahlung wird das Gitter dieser Mienralien teilweise zerstört, die entionisierten Atome wirken wie eine kolloidale Färbung"

Das Zitat liest sich etwas anders, oder? In meinen Augen ist das aber eine Darstellung des Sachverhaltes wie die Beschreibung von Atomen durch harte, kleine Kugeln.

Vorschlag:
Die vier Textstellen zur Radioaktivität/Kristallfehlern in Kristallen die ich hier habe sind in meinen Augen sehr allgemein gehalten. Ich kann Dich gerne morgen mit auf den Verteiler setzen.

Meine nicht massgebliche Meinung:
Nein, es ist keine kolloidale Färbung und erst recht kein kolloidales Calckium.

BTW:
Ich glaube von kolloidaler Farbe waren die roten Rubingläser (Gold-Kolloide).

MfG

Frank

[berthold]

Hallo,

die, Arbeit von Recker hab ich leider nicht, kenn ich nur zitiert.

Eben ist mir eine andere Arbeit (A. Schilling "Die radioaktiven Höfe im Flußspat von Wölsendorf" in die Hand gefallen. Zitat:

"Die Ionisation beim Durchgang eines a-Teilchens durch das Flußspatgitter wird im allgemeinen nur zur reversiblen Veränderung führen; d.h. die abgespaltenen Elektronen werden nach kürzerer oder längerer Zeit wieder in ihre Ausgangslagen zurückkehren; irreversibel (wenigstens bei gewöhnlicher Temperatur) werden die Wirkungen der a-Strahlen erst, wenn eine Zusammenflockung von Ca-Atomen zu kolloidalen Partikeln erfolgt. Die Wahrscheinlichkeit dieses Vorgangs ist umso größer, je dichter solche Ionisationsstellen aneinander liegen. ... Das Verschwinden der Färbung bei langdauernder Wirkung und großer Strahlungsintensität wird durch allmählich eintretende Vergrößerung der kolloidalen Teilchen und fortschreitende Koagulation gedeutet."

Soweit Schilling.

Die Reichweite beträgt etwa 1/2000 der Reichweite in Luft.

stimmt, das hatte ich eigentlich gemeint. So 2 bis 7 cm dürten die Reichweiten in der Luft sein. Das kommt mit den Bildern von Fluorit-"Halos" aus Dünnschliffen mit etwa 1:2000 hin. O.k. Aber wenn ich jetzt von  jeder 1000sten durch U ersetzten Ca Baugruppe (Durchnittswert nach Strunz) ausgehe dann habe ich doch statistisch schon in der 10-fachen (Kantenlänge der) Elementarzelle ein Uran-Atom sitzen, das um Größenordnungen weiter wirken (seine Panzer losschiscken) kann.  Fraglich ist freilich, ob die U-Baugruppen im Gitter so zufällig statistisch verteilt sind (was ich nicht glaube), wenn nicht, wären da weitere Überlegungen notwendig.

die entionisierten Atome wirken wie eine kolloidale Färbung

"entionisierten"  wirken WIE  :'(

In das Thema könnte man sicher tiefer einsteigen, ich fürchte nur, dass ich da in meinen physikalischen Defiziten ertrinke.  :'(  So habe ich zwar von Plasomen gehört, wie diese Schwingungen (im Elektronengas) für eine Farbe im Fluorit verantwortlich sein können ist mir unklar.

Die vier Textstellen zur Radioaktivität/Kristallfehlern in Kristallen die ich hier habe sind in meinen Augen sehr allgemein gehalten. Ich kann Dich gerne morgen mit auf den Verteiler setzen.

ja, wäre toll ich lerne gerne was dazu. 

Gruß

Berthold

PS: Wie kommt es, dass Du Dich mit dieser Thematik so gut auskennst - geht das in die Richtung Deiner beruflichen Tätigkeit ?

[Krizu]

Für mich stellt sich eigentlich nicht die Frage, ob der Fluorit nach radioaktiver Bestrahlung durch Ca gefärbt ist (das halte ich für einige Fälle für gesichert), vielmehr ob man das als kolloidale Färbung bezeichnen darf (wie das in der Literatur gemacht wird).

Hallo, gestern Abend beim Grillen und der Flasche Wein kam vielleicht die Erkenntnis:

- Das Alpha-Teilchen zerstört einen kleinen 10nm großen Bereich massiv
- Der Bereich, vermutlich etwas mehr, wird deutlich gefärbt.
- die Färbung umfasst somit 10nm x 10nm x 10nm ungefähr 20x20x20 Elementarzellen = 8000 mit Z=4 macht das 32000 betroffene Atome.

Meinte Strunz das vielleicht mit kolloidaler Färbung? Die Färbung ist in kleinen Bereichen verteilt? Da ich aber die gleiche Färbung durch Röntgen/Gamma- und Elektronen/Beta-Strahlung in Alkalies machen kann, ist es doch eher unlogisch? Da ist der Bereich so nicht :'(

MfG

Frank
(willst Du auch die Seiten?)

[Krizu]

ja, wäre toll ich lerne gerne was dazu. 

Dann geh ich jetzt mal zum Kopierer 

MfG

Frank

[Krizu]

Aus dem Titat
irreversibel (wenigstens bei gewöhnlicher Temperatur) werden die Wirkungen der a-Strahlen erst, wenn eine Zusammenflockung von Ca-Atomen zu kolloidalen Partikeln erfolgt."

Also kurz für Nichtchemiker wie mich Das metallische, kolloidale Ca sammelt sich aus dem Gitter an Punkten an, sieht nicht das stinkige, aggressive Fluor um zu CaF2 zu reagieren. Die Ansammlung passiert wie der Zuckerwürfel in der Teetasse, wenn er sich bildet  (nein er löst sich auf  ) Diese metallischen Partikel machen keine Eigenfarbe   :'(

Aber wenn ich jetzt von  jeder 1000sten durch U ersetzten Ca Baugruppe (Durchnittswert nach Strunz) ausgehe dann habe ich doch statistisch schon in der 10-fachen (Kantenlänge der) Elementarzelle ein Uran-Atom sitzen, das um Größenordnungen weiter wirken (seine Panzer losschiscken) kann.  Fraglich ist freilich, ob die U-Baugruppen im Gitter so zufällig statistisch verteilt sind (was ich nicht glaube), wenn nicht, wären da weitere Überlegungen notwendig.

Nehmen wir Uran als Dotierung. Dann gibt es zwei störende Mechanismen die zu Wachstumsstreifen führen:
1. Ordnung Durch Änderungen der Kristallisationsgeschwindigkeit (Einbau geht mit steigender Geschwindigkeit normalerweise hoch)
2. Ordnung es findet eine Anreichung statt, es gibt oszillierende Spuren (hier nicht von Interesse)

Das würde Streifen erklären.

Aber:
Ein Ring kann nur entstehen, wenn alle Panzer von einer Stelle starten, kreisförmig ausschwärmen und nach 15µm liegen bleiben. Somit muss da ein Fremdpartikel liegen, oder 

MfG

Frank

[berthold]

Hallo,

Aber:
Ein Ring kann nur entstehen, wenn alle Panzer von einer Stelle starten, kreisförmig ausschwärmen und nach 15µm liegen bleiben. Somit muss da ein Fremdpartikel liegen, oder

jetzt glaube ich, haben wir aneinander vorbeigeredet. Die konzentrischen Ringe ("Halos") gehen ganz sicher von (mikroskopisch z.T. sichtbaren) radioaktiven Partikeln aus. In dem Zusammenhang ist man ja auf die Idee gekommen, im Dünnschliff die Durchmesser der Ringe auszumessen und so rückwärts auf die zerfallenen Isotope/Elemente zu kommen. Wenn ich das richtig im Kopf habe läuft derzeit ein Forschungsvorhaben (in Hamburg, ich glaube ein Dr. Schnier war das) wo man nach unzuordnerbaren Ringen (im Fluorit) sucht, die beim Zerfall von (bislang nicht nachgewiesenen) überschweren Elementen (Transuranen) entstanden sein könnten. Wäre ein indirekter Nachweis für natürliches Auftreten von solchen Elementen, deren experimentelle Herstellung ja nicht gelungen ist...

O.k., wenn das Uran (oder radioaktive Element) sozusagen körnchenweise eigelagert ist sehen wir im Idealfall die Halos. Was ist aber, wenn die Uran-Mineralien feiner und dichter verteilt sind? Richtig, die Halos überlagern sich und irgendwann haben wir eine komplette Färbung. Die feinste denkbare Verteilung ist doch der Einbau von einzelnen Atomen ins Fluorit-Gitter, das meinte ich.

Im Moment bin ich hin- und hergerissen, was ich glauben soll. Dein "Zuckerwürfel-Vergleich" leuchtet schon ein, aber ich hab ein Summenproblem. Wenn das F sofort wieder mit Ca reagieren würde - schluck-  dürfte es keinen Stinkspat geben. Da entweicht ja F2 aus dem Stein. Und in welcher Form liegt dann das verbleibende Ca im Fluorit vor ? (also lass mal den Tee verdunsten, übrig bleibt eine übersättigte Lösung...)

Gruß

Berthold

[Krizu]

Im Moment bin ich hin- und hergerissen, was ich glauben soll. Dein "Zuckerwürfel-Vergleich" leuchtet schon ein, aber ich hab ein Summenproblem. Wenn das F sofort wieder mit Ca reagieren würde - schluck-  dürfte es keinen Stinkspat geben. Da entweicht ja F2 aus dem Stein. Und in welcher Form liegt dann das verbleibende Ca im Fluorit vor ? (also lass mal den Tee verdunsten, übrig bleibt eine übersättigte Lösung...)

Hallo,

Ich gehe im Moment gedanklich Richtung Gläser / amorphe Bereiche. Elementares Ca ist nun nicht gerade ein Edelmetall! Vermutlich muessen wir uns beim Stinkspat vom guten Kristall verabschieden.

MfG

Frank

[berthold]

Hallo,

Vermutlich muessen wir uns beim Stinkspat vom guten Kristall verabschieden.

meine Rede:

http://www.mineralienatlas.de/forum/index.php/topic,2920.msg49904.html#msg49904

einverstanden, wobei es eine lückenlose Reihe vom "normalen" Fluorit zum Stinkspat gibt und so richtig auch nicht weiter hilft.

Hab ich das im Kittel (Danke für die Literatur) richtig gelesen, für Farbzentren kommen auch überschüssige Metallionen in Betracht ? Die hätten wir doch, würde bedeuten, die Färbung hätte zwei Ursachen, die radioaktive Bestrahlung (die Panzer, die Gitterfehler reinhauen) UND die überschüssigen Metallionen.

Gruß

Berthold

[Krizu]

Hab ich das im Kittel (Danke für die Literatur) richtig gelesen, für Farbzentren kommen auch überschüssige Metallionen in Betracht ? Die hätten wir doch, würde bedeuten, die Färbung hätte zwei Ursachen, die radioaktive Bestrahlung (die Panzer, die Gitterfehler reinhauen) UND die überschüssigen Metallionen.

Hallo,

Ursache und Wirkung. Du brauchst eine Leerstelle - gibt es im Kristall in Massen und dann das passende zweite Zentrum dazu. In der Art: Armer farbloser CaF2 mit Leerstellen, dann der Panzer vom bösen Uran der alles zur Seite schubst  Ergebnis Schöner blauer Kristall

Träum:
Kurz mal eine ESR, etwas Spektroskopie  und fährdich :-) Vielleicht noch ein TEM-Bild mit EDX und wir wuessten es 

Aber im Ernst: Gibt es von dem Zeug keine vernünftige Röntgenstruktur? Entweder sollten die Reflexe breit sein (gestörter Kristall) oder der Untergrund hoch (amorph) oder Zusatzreflexe da sein (zweite Phase mit mehr als 20nm bis 60nm).

MfG

Frank

[Hg]

ich habe mir heute einmal den Artikel von Recker aus der Angewandeten kopiert. Ist eher ein Artikelchen 
Darin wird beschrieben:

"in eine CaF₂-Schmelze unter Vakuum U(IV)-U(VI)-Oxyde in UO₂ übergehen, das bis zu 0,1 % vom CaF₂-Gitter aufgenommen wird. Die Mischkristalle sind je nach Uran-Gehalt hell- bis dunkelrot gefärbt."

Wer interessen an dem Artikelchen hat, kann sich ja bei mir melden. Ich kann dann mal versuchen den Artikel einzuscannen und verschicken.

@Krizu
Vielen Dank für die Literatur. Vielleicht komme ich am Wochenende mal zum Lesen. Aber warum

Schöner blauer Kristall

während Recker rote Kristalle beschreibt ist mir im Moment schleierhaft.   
Mfg
Hg

[Krizu]

Schöner blauer Kristall

während Recker rote Kristalle beschreibt ist mir im Moment schleierhaft.   

Scheinbar aus der Ferne:
Die Dotierung mit Uran gibt eine Rotfärbung - Farbe des Urans in dem Kristallfeld. Der Zerfall mit den entstehenden Zentren macht eine Blaufärbung.

Klaro was ich meine?

Meld - meld - nimm die "geheim"-Adresse.

Frank

[berthold]

Hallo,

Aber im Ernst: Gibt es von dem Zeug keine vernünftige Röntgenstruktur?

...ich schau da mal in meinem Archiv nach, aber so aus dem Stegreif fällt mir nichts ein, auf diesem Gebiet ist in neuerer Zeit anscheinend nicht viel gearbeitet worden.  :'(

Gruß

Berthold
 

[Krizu]

Hallo,

ich hatte das Vergnügen beim Essen auf Chemiker zu treffen. Eine Erklärung war die Einführung von Ca-Ca Bindungen.
So nach der Art: Ich habe Ca10F20. Dann nehme ich 1 F weg und komme zum Ca10F19 oder Also so eine Art Ca2F2. Das entspricht aber doch auch einem Zwischengitterplatz oder einer Leerstelle im Physikermodell, oder?

MfG

Frank


 

[Hg]

noch ein paar abschließende Worte zu den blauen Streifen in Kochsalz:
nachdem ich heute an der Uni mehrere Profs und einen Mineralogen aufgesucht habe, weiß ich jetzt, dass die Erklärung der Farbe in den bereits mehrfach erwähnten Farbzentren liegt. Auf gut Deutsch: das hat bereits alles krizu vorzüglich erklärt 
Hinzu kommt vermutlich ein sogenannter charge-transfer-Übergang (näheres dazu siehe in den gängigen Physik- bzw. physikalische Chemiebücher) zwischen den Natriumatomen und den freien Elektronen, die sich an Defektstellen im Kristall befinden. Durch Spuren von K⁺ oder Mg²⁺ wird dieses Phänomen im Kristall noch stabilisiert.
Die gleiche Farbe entsteht durch Lösen von metallischem Natrium in flüssigem Ammoniak 
Theoretisch ist der ganze Vorgang reversibel, d.h. durch Erhitzen des Kristalls müsste die Farbe wieder verschwinden   :'(
Die freien Elektronen entstehen, wie bereits erwähnt, durch Einwirkung radioaktiver Strahlung.
Diese ganzen Effekte sind besonders stark bei Alkali- und Erdalkalihalogeniden ausgeprägt.
damit dürfte diese Frage endlich geklärt sein
Gruß
Hg

[Hg]

achso, hätte ich fast vergessen;
@ Krizu:
einer der Profs hatte zur genaueren Analyse EDX und EPR vorgeschlagen. Im EPR müssten sich dann auf jeden Fall die freien Elektronen zeigen. Vielleicht gebe ich mal einen kleinen Brocken zur Analyse ab. Wenn man schonmal die Gelegenheit für solche Analysen hat.....