Hoofdstuk 1: Inleiding
a. Definitie
- natuurlijk voorkomen (niet gemaakt door de mens)
- homogeen (in alle punten identiek en dezelfde samenstelling) heterogeen
- vaste stof (alle atomen t.o.v. elkaar op vaste plaats + zowel vaste vorm als een vast volume) gas, vloeibaar
- welbepaalde (maar niet vaste) chemische samenstelling: vaste oplossing zuivere stof
- kristallijn (geordende atoomstructuur, long-range order) amorf, mineraloïden
- anorganisch (niet gemaakt door organisme) biomineralen
b. Belang van mineralen voor economie & maatschappij
- grote economische waarde
- esthetische waarde
- bouwelementen van gesteenten
- belangrijke rol in systemen die optreden op aarde
- belangrijke rol voor milieu en maatschappij
c. Classificatie en naamgeving
klasse: o.b.v. chemische samenstelling (vnl. o.b.v. anionen)
↓
familie: o.b.v. chemische types
↓
(sub-)groep: structurele gelijkenis: o.b.v. inwendige structuur (kristalstructuur)
↓
species + series: = structuur, ≠ chemie
soort: welbepaalde kristalstructuur + kenmerkende chemische samenstelling
polymorfisme = mogelijkheid van vaste stof om in meer dan 1 kristalstructuur voor te komen
↓
chemische variëteit: = algemene chemische samenstelling + inwendige structuur
≠ chemische samenstelling, specifieke vorm en/of kleur of bij andere factoren
mineraal met ongewoon hoge concentratie van een bepaalde chemische component adj.
= aanrijking van bepaalde chemische component
d. Hoeveel mineralen?
mineralen: chemische verbindingen = combinatie van chemische elementen
e. Plaats in de natuurwetenschappen
- beschrijvende mineralogie – fysische mineralogie: fysische eigenschappen identificatie
- kristallografie: klassieke geometrische kristalkunde, optische kristallografie, X-stralen kristallografie
- kristalchemie – chemische mineralogie: chemische samenstelling
- systematische mineralogie (mineraalclassificatie) : indelen en groeperen
- studie van het geologisch voorkomen der mineralen
- biomineralogie
, Hoofdstuk 2: Beginselen van kristalchemie
1. Chemische binding in mineralen
- fundamentele bouwstenen mineralen zijn atomen bepalen chemische eig.’en en geometrische organisatie
- atomen zijn gerangschikt in 3D-roosters; kristalstructuur
≠ types chemische bindingen invloed op mineraalstructuur en -eigenschappen
b. Bindingskrachten in kristallen: ionisch, metallisch, covalent, Van der Waals, waterstof
c. Atomaire en ionenradius (varieert i.f.v. coördinatiegetal (RE) en lading ion (kation kleiner, anion
groter))
d. Coördinatie van ionen
e. Coördinatiegetal (CN) = aantal ionen/atomen dat direct een atoom/ion van interesse omgeeft (o.b.v.
Rkation/Ranion)
f. Dichtste bolstapelingen
alle atomen/ionen hebben dezelfde grootte: CN = 12 (in contact met 3+6+3 atomen) metalen
hexagonaal kubisch
g. Andere stapelingen (volgens afnemende Rkation/Ranion)
CN = 8: kubisch CN = 6: octaëder CN = 4: tetraëder CN = 3: driehoek CN = 2: lineair
h. Pauling’s regels
a. Het coördinatieprincipe
rondom een coördinerend kation wordt een polyeder van anionen gevormd,
waarbij de kation-anion afstand bepaald is door de som der radii en door het CN
b. Elektrostatisch valentie principe
sterkte ionische (elektrostatische) binding (EV) tussen kation en anion = lading ion / CN
isodesmisch = bindingen in alle richtingen van gelijke sterkte sterk symmetrische kristalstructuren
( anisodesmisch)
c. Gemeenschappelijke elementen polyeders I
gemeenschappelijke ribben/vlakken tussen coördinatiepolyeders verminderen de structuurstabiliteit
de kationen komen dichter bij elkaar te liggen
d. Gemeenschappelijke elementen polyeders II
- in een kristal met verschillende kationen,
hebben deze met hoge valentie en een klein CN niet de neiging polyedrische elementen te delen
- lager geladen kationen hebben meer de neiging om 2 of meer anionen te delen op hoeken/vlakken
dan sterk geladen kationen
e. Soberheidsprincipe
- aantal verschillende structurele sites in een kristal beperkt
- in een mineraal met complexe chemische samenstelling zullen sommige ionen dezelfde sites innemen
a. Definitie
- natuurlijk voorkomen (niet gemaakt door de mens)
- homogeen (in alle punten identiek en dezelfde samenstelling) heterogeen
- vaste stof (alle atomen t.o.v. elkaar op vaste plaats + zowel vaste vorm als een vast volume) gas, vloeibaar
- welbepaalde (maar niet vaste) chemische samenstelling: vaste oplossing zuivere stof
- kristallijn (geordende atoomstructuur, long-range order) amorf, mineraloïden
- anorganisch (niet gemaakt door organisme) biomineralen
b. Belang van mineralen voor economie & maatschappij
- grote economische waarde
- esthetische waarde
- bouwelementen van gesteenten
- belangrijke rol in systemen die optreden op aarde
- belangrijke rol voor milieu en maatschappij
c. Classificatie en naamgeving
klasse: o.b.v. chemische samenstelling (vnl. o.b.v. anionen)
↓
familie: o.b.v. chemische types
↓
(sub-)groep: structurele gelijkenis: o.b.v. inwendige structuur (kristalstructuur)
↓
species + series: = structuur, ≠ chemie
soort: welbepaalde kristalstructuur + kenmerkende chemische samenstelling
polymorfisme = mogelijkheid van vaste stof om in meer dan 1 kristalstructuur voor te komen
↓
chemische variëteit: = algemene chemische samenstelling + inwendige structuur
≠ chemische samenstelling, specifieke vorm en/of kleur of bij andere factoren
mineraal met ongewoon hoge concentratie van een bepaalde chemische component adj.
= aanrijking van bepaalde chemische component
d. Hoeveel mineralen?
mineralen: chemische verbindingen = combinatie van chemische elementen
e. Plaats in de natuurwetenschappen
- beschrijvende mineralogie – fysische mineralogie: fysische eigenschappen identificatie
- kristallografie: klassieke geometrische kristalkunde, optische kristallografie, X-stralen kristallografie
- kristalchemie – chemische mineralogie: chemische samenstelling
- systematische mineralogie (mineraalclassificatie) : indelen en groeperen
- studie van het geologisch voorkomen der mineralen
- biomineralogie
, Hoofdstuk 2: Beginselen van kristalchemie
1. Chemische binding in mineralen
- fundamentele bouwstenen mineralen zijn atomen bepalen chemische eig.’en en geometrische organisatie
- atomen zijn gerangschikt in 3D-roosters; kristalstructuur
≠ types chemische bindingen invloed op mineraalstructuur en -eigenschappen
b. Bindingskrachten in kristallen: ionisch, metallisch, covalent, Van der Waals, waterstof
c. Atomaire en ionenradius (varieert i.f.v. coördinatiegetal (RE) en lading ion (kation kleiner, anion
groter))
d. Coördinatie van ionen
e. Coördinatiegetal (CN) = aantal ionen/atomen dat direct een atoom/ion van interesse omgeeft (o.b.v.
Rkation/Ranion)
f. Dichtste bolstapelingen
alle atomen/ionen hebben dezelfde grootte: CN = 12 (in contact met 3+6+3 atomen) metalen
hexagonaal kubisch
g. Andere stapelingen (volgens afnemende Rkation/Ranion)
CN = 8: kubisch CN = 6: octaëder CN = 4: tetraëder CN = 3: driehoek CN = 2: lineair
h. Pauling’s regels
a. Het coördinatieprincipe
rondom een coördinerend kation wordt een polyeder van anionen gevormd,
waarbij de kation-anion afstand bepaald is door de som der radii en door het CN
b. Elektrostatisch valentie principe
sterkte ionische (elektrostatische) binding (EV) tussen kation en anion = lading ion / CN
isodesmisch = bindingen in alle richtingen van gelijke sterkte sterk symmetrische kristalstructuren
( anisodesmisch)
c. Gemeenschappelijke elementen polyeders I
gemeenschappelijke ribben/vlakken tussen coördinatiepolyeders verminderen de structuurstabiliteit
de kationen komen dichter bij elkaar te liggen
d. Gemeenschappelijke elementen polyeders II
- in een kristal met verschillende kationen,
hebben deze met hoge valentie en een klein CN niet de neiging polyedrische elementen te delen
- lager geladen kationen hebben meer de neiging om 2 of meer anionen te delen op hoeken/vlakken
dan sterk geladen kationen
e. Soberheidsprincipe
- aantal verschillende structurele sites in een kristal beperkt
- in een mineraal met complexe chemische samenstelling zullen sommige ionen dezelfde sites innemen
