4.3. Sechsringe

Sechsereinfachringe mit dem Anion [SiO3]612- entsprechend [Si6O18]12- sind in der Natur gut bekannt. Wichtige Mineralien mit diesem Strukturelement sind der Beryll, der Dioptas und der Turmalin. In Tabelle 4.3.1. sind die Strukturen und die Links zu den Mineralien für diese drei Cyclosilicate zusammengefaßt.

Mineral	Beryll	Dioptas	Turmalin
Formel	Al2Be3[Si6O18]	Cu6[Si6O18] . 6 H2O	(Na,Ca)(Li,Al)3Al6(OH)4(BO3)3
Struktur
	einfach, alle Polyeder	Zelle	Zelle
Mineralogie	Mineralogie und Fotos, Foto 1	Mineralogie und Fotos, Foto 1	Fotos versch. Turmaline, Foto 1, Foto verschiedene T., , ,

Im Einzelnen:

• Der Beryll Al₂Be₃[Si₆O₁₈] (S3₁-Typ), von dessen Name sich die Bezeichnung 'Brille' ableitet, kommt in sehr schönen großen hexagonalen Säulen vor (s. Abb. 4.3.3). Er ist das wichtigste Beryllium-Mineral und wird als Schmuckstein seit 1848 synthetisch hergestellt, wobei entweder die Flux-Methode oder der hydrothermale Weg verwendet werden können. In der hexagonalen Struktur (RG P6/mcc, Kristallklasse 6/mmm, dihexagonal-dipyramidal) sind die Silicat-Ringe direkt um die c-Achse angeordnet, aber auf Lücke gedreht. Die Beryllium-Ionen sind wie Silicium vierfach von Sauerstoff koordiniert (gelbe Polyeder). Die Koordinationspolyeder um Be verknüpfen vier, die [Al³⁺O₆]-Oktaeder (grün) sechs unterschiedliche Silicat-Ringe. In die entlang der c-Achse entstehenden Hohlräume kann Helium eingelagert sein, das ohne Strukturzusammenbruch ausgetrieben werden kann. Auch andere Ionen können hier eingelagert sein, wenn entsprechender Ladungsausgleich durch Substitution des Silicatteilverbandes gewährleistet ist. Vom Beryll sind zahlreiche gefärbte Varietäten bekannt.
  • Der Smaragd (englisch: Emerald) ist kräftig grün gefärbt, wobei die Farbe von einer partiellen Substitution von Cr(III) auf den Al-Positionen resultiert. (Foto 1 und 2)
  • Aquamarin ist blassblau (s. Abb. 4.3.1.), die Farbe ergibt sich aus einer Fe²⁺/Fe³⁺ Besetzung (Gemischtvalenz). Die Farbe kann durch Wärmebehandlung vertieft werden. (Foto)
    
  • Heliodor: goldgelb durch Fe-Substitution (Foto Foto
  • Morganit: blaßrosa-Färbung durch Mn (Foto 1 und 2)
  • Goshenit: farblos (Foto, als Schmuckstein)
  • Maxix: dunkelblau (Strahlenschäden/NO₃^-/CO₃^2- in Kanälen)

  Abb. 4.3.1. Aquamarin	Abb. 4.3.2. Beryll	Abb. 4.3.3. Cordierit

  Technisch als Keramik wichtig ist Cordierit (s. Abb. 4.3.3. bzw. externes Foto) Mg₂Al₃[(AlSi₅)O₁₈] (auch Iolit genannt). Die Struktur entspricht der des Beryll, es ist jedoch ein Silicium-Atom des Rings gegen Aluminium ersetzt. Aluminium ist also sowohl 'Kation' als auch Teil des komplexen Anions, d.h. es liegt ein Mg-Aluminium-Alumosilicat vor. Mit der Substitution geht eine Verzerrung in die orthorhombische Symmetrie (Untergruppe der hexagonalen Beryll-Struktur) einher.

• Ein weiteres Mineral mit Silicat-Sechsringen ist der Dioptas Cu₆[Si₆O₁₈] . 6 H₂O (s. Abb. 4.3.4.). In der Struktur (Raumgruppe R-3) liegt Kupfer(II) in verzerrt quadratisch-pyramidaler Koordination vor. Die [CuO₄]-Tetraeder bilden 3₁-Schraubenachsen und verknüpfen jeweils drei Silicat-Sechsringe.

  Abb. 4.3.4. Dioptas		Abb. 4.3.5. Turmaline

• Im Turmalin, (Na,Ca)(Li,Al)₃Al₆(OH)₄(BO₃)₃ [Si₆O₁₈], ist die Ionenverteilung stets so, daß insgesamt Ladungsausgleich gewährleistet ist. In der rhomboedrischen Struktur sind alle Sechsringe in eine Richtung ausgerichtet (Raumgruppe R3m, ditrigonal-pyramidal). Planare [BO₃]-Bauelemente sind vom Silicat-Teilverband vollständig isoliert. ?? Na in hoher CN, OH ??? Die beiden Enden der Kristalle (s. Abb. 4.3.5.) haben aufgrund der Kristallklasse unterschiedliche Form, sie sind pyro- und piezoelektrisch. Die künstliche Herstellung von Turmalin ist schwierig und nicht rentabel. Turmaline gibt es in sehr vielen verschiedenen Farbvarietäten, wobei oft auch in einem Kristall mehrere Farben ineinander übergehen. Die Namen der Farbvarietäten sind:
  • Dravit (braun) (Foto)
  • Elbait (pink bis grün) (Foto)
  • Schörl (schwarz, Fe-haltig) (Foto 1, Foto 2)
  • Uvit (Foto)
  • Verdelit (grün, Cr(III)-haltig) (Foto)
  • Rubellit (pink bis rosa) (Foto)
  • Indigolit (Indigo-blau) (Foto)
  • 'Watermelon'-Turmalin: innen rot, außen hellgrün

Größere Ringe als mit p=6 sind z.B. vom Murit (p=8) (Ba₁₀(Ca,Mn,Ti)₄[Si₈O₂₄](Cl,OH,O)₁₂ . 4 H₂O bekannt. Man kennt auch noch 9-Ringe.

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