Kristallchemische Strukturformel

Die kristallchemische Strukturformel ist eine spezielle Schreibweise chemischer Formeln in der Mineralogie, die neben dem stöchiometrischen Verhältnis (siehe auch Summenformel) zusätzlich die Bindungsstruktur der chemischen Bestandteile eines Minerals darstellt.

Entwickelt wurde die kristallchemische Strukturformel vom deutschen Mineralogen Karl Hugo Strunz und lautet in der allgemeinen Schreibweise

A_uB_vC_w[(O,OH,F)_x|(RO₃)_y]·nH₂O für Carbonate, Nitrate und zum Teil auch Borate
A_uB_vC_w[(O,OH,F)_x|(RO₄)_y]·nH₂O für Sulfate, Phosphate und Silikate

Bedeutung der einzelnen Komponenten:

Vor der eckigen Klammer stehen mit A, B und C die Kationen, geordnet nach abnehmendem Ionenradius
Innerhalb der eckigen Klammer folgt der gesamte Anionenverband, bestehend aus den komplexfremden Anionen O, OH und F, getrennt durch einen senkrechten Strich, gefolgt von dem komplexen Anion RO₃ bzw. RO₄.

Beispiele

Beim Carbonat Dundasit PbAl₂[(OH)₂|CO₃]₂·H₂O ist das komplexfremde Anion OH⁻ allein an die Kationen Blei und Aluminium gebunden, während das O²⁻ im Carbonatkomplex [CO₃]²⁻ sowohl mit den genannten Kationen als auch mit dem zentralen Kohlenstoff verbunden ist. Zur Verdeutlichung des strukturellen Aufbaus werden deshalb die komplexfremden Anionen an die erste Stelle innerhalb der eckigen Klammer und damit näher zu den Kationen gerückt.

Ebenso ist beim Phosphat Fluorapatit Ca₅[F|(PO₄)₃] das komplexfremde Fluor nur mit dem Calcium verbunden, der Sauerstoff im Phosphatkomplex dagegen mit den Kationen und dem Phosphor.

Das Silikatmineral Titanit hat die Formel CaTi[O|SiO₄]. In der Verbindung ist das vom SiO₄-Tetraeder getrennte O²⁻ allein an die Kationen Ca²⁺ und Ti⁴⁺ gebunden, während das O²⁻ der SiO₄-Tetraeder sowohl an die genannten Kationen als auch an Silicium gebunden ist.

Ergänzende Angaben

Gelegentlich wird auch die Wertigkeit der Kationen bzw. deren Koordinationszahl mit angegeben, wenn dies zur Unterscheidung bei mehrwertigen Elementen oder zum Verständnis der Struktur nötig ist, wie unter anderem beim Magnetit Fe²⁺(Fe³⁺)₂O₄ oder beim Åkermanit Ca₂Mg^[4][Si₂O₇].

Sollten bestimmte Strukturplätze nicht vollständig besetzt sein, wird dies mit einem kleinen Quadrat □ als Symbol angezeigt wie beispielsweise beim Glaukophan □Na₂(Mg,Fe)₃Al₂[(OH)₂|Si₈O₂₂].

Literatur

Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 208–209 (Erstausgabe: 1891).
Karl Hugo Strunz, Christel Tennyson: Mineralogische Tabellen. 8. Auflage. Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig KG, Leipzig 1982, S. 11.
Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 14.

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