| Moissanit | |
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| IMA-Symbol | Moi[1] |
| Andere Namen | |
| Chemische Formel | SiC |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) | Elemente |
| System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana | I/B.02 – Anhang I/B.02-030[2] 1.DA.05 01.03.08.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | hexagonal |
| Kristallklasse;Symbol | 6/mmVorlage:Kristallklasse/Unbekannte Kristallklasse |
| Raumgruppe | P63mc (Nr. 186)Vorlage:Raumgruppe/186 |
| Gitterparameter | a = 3,0810(2) Å;c = 15,1248(10) Å[3] |
| Formeleinheiten | Z = 6[3] |
| HäufigeKristallflächen | [1010] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 9,5[4] |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 3,1 bis 3,29; berechnet: 3,21[4] |
| Spaltbarkeit | undeutlich nach {0001}[4] |
| Bruch;Tenazität | muschelig[4] |
| Farbe | grün, smaragdgrün, blaugrün bis dunkelblau, blauschwarz bis schwarz; selten blassgrün, gelb oder farblos[4] |
| Strichfarbe | grünlichgrau, weiß[2] |
| Transparenz | durchsichtig[4] |
| Glanz | Metallglanz bis Diamantglanz[4] |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nω = 2,616 bis 2,757[5] nε = 2,654 bis 2,812[5] |
| Doppelbrechung | δ = 0,038[5] |
| Optischer Charakter | einachsig positiv |
| Pleochroismus | schwach |
Moissanit ist ein in der Natur selten vorkommendesMineral aus derMineralklasse der „Elemente“ mit derchemischen Zusammensetzung SiC und damit chemisch gesehenSiliciumcarbid (auchKarborund oderKarborundum). Künstlich hergestellte Stücke können alsSchmucksteine verwendet werden und gelten als preisgünstige Alternative zuDiamanten.
Moissanit kristallisiert imhexagonalen Kristallsystem und entwickelt flache, abgerundete, hexagonaleKristalle von bis etwa fünf Millimeter Größe. In reiner Form ist Moissanit farblos und durchsichtig. Durch Aufnahme von Spurenformelfremder Elemente wieStickstoff,Bor oderAluminium zeigt er jedoch ein großes Farbspektrum von grün (Stickstoff) über blau bis schwarz (Aluminium, Bor), selten auch blassgrün oder gelb.
Mit einerMohshärte von 9,5 gehört Moissanit mit zu den härtesten Mineralen und steht zwischen den ReferenzmineralenDiamant (Härte 10) undKorund (Härte 9).
Moissanit wurde erstmals 1904 vonHenri Moissan in einer Mineralprobe desCanyon-Diablo-Meteoriten nachgewiesen, der in der Nähe desBarringer-Kraters gefunden wurde. Dessen Zusammensetzung wurde erstmals 1892 vonFrançois Ernest Mallard und 1893 vonGeorges Friedel untersucht; dabei erkannten sie, dass er ein besonders hartes Material enthielt, dasinert gegenSalzsäure ist, und hielten dies zunächst für Diamant. 1904 konnte Moissan eine größere Menge des Meteoriten untersuchen und erkannte dabei an den typischen hexagonalen Kristallen, dass der Meteorit Siliciumcarbid enthält.[6] Das neue Mineral wurde nach dem Entdecker Moissanit genannt.
Die künstliche Herstellung von Siliciumcarbid gelang erstmals 1891 durchEdward Goodrich Acheson[7] (patentiert Februar 1893[8]), Moissanit in Edelsteinqualität konnte erstmals 1997 dargestellt werden.[9]
Da der Moissanit bereits lange vor der Gründung derInternational Mineralogical Association (IMA) bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrerCommission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und bezeichnet den Moissanit als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral.[10] Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auchMineral-Symbol) von Moissanit lautet „Moi“.[1]
Ein Aufbewahrungsort für dasTypmaterial des Minerals ist nicht dokumentiert.[11]
Bereits in der veralteten8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Moissanit zur Mineralklasse der „Elemente“ und dort zur Abteilung„Halbmetalle und Nichtmetalle“, wo er als einziger Vertreter im Anhang zur „Kohlenstoff-Gruppe“ mit der SystemnummerI/B.02 steht.
In der zuletzt 2018 überarbeitetenLapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik vonKarl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und MineralnummerI/B.02-030. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung„Halbmetalle und Nichtmetalle“, wo Moissanit zusammen mitChaoit,Diamant,Graphit undLonsdaleit eine unbenannte Gruppe mit der SystemnummerI/B.02 bildet.[2]
Die von derInternational Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[12]9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Moissanit in die Abteilung „Nichtmetallische Kohlenstoffverbindungen und Stickstoffverbindungen“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der Art der Verbindung und das Mineral ist hier entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung„Nichtmetallcarbide“ zu finden, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer1.DA.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichenSystematik der Minerale nach Dana hat Moissanit die System- und Mineralnummer01.03.08.01. Das entspricht ebenfalls der Klasse und gleichnamigen Abteilung „Elemente“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Elemente: Halbmetalle und Nichtmetalle“ als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer01.03.08.
In der häufigsten α-Modifikation kristallisiert Moissanit im hexagonalen Kristallsystem in derRaumgruppeP63mc (Raumgruppen-Nr. 186)Vorlage:Raumgruppe/186 mit denGitterparameterna = 3,073 Å undc = 15,08 Å sowie sechsFormeleinheiten proElementarzelle. Dies entspricht der Wurtzitstruktur.
Moissanit zählt zu den härtesten bekannten natürlich vorkommenden Substanzen, lediglichDiamant ist härter. Moissanit ist wie Diamant optisch transparent, aber im Gegensatz zu diesemdoppelbrechend.[9]
Moissanit kristallisiert typischerweise in sechseckigen, tafelförmigen Kristallen. Diese sind entlang der [1010]-Ebene abgeflacht und an den Ecken abgerundet.
Die einzelnen Kristalle in natürlichen Vorkommen sind selten größer als 1 mm. Mit Stand 2014 gilt ein in Israel gefundenes 4,1 mm langes Exemplar als der größte bekannte natürliche Moissanitkristall.[13]
Moissanit kommt in verschiedenenpolymorphen Formen vor. Darunter sind verschiedene hexagonale,rhomboedrische undkubische Modifikationen. Am häufigsten findet man die hexagonale Moissanit-6H-Modifikation, deren Struktur derjenigen desWurtzits entspricht. Selten kommt auch die kubische β-Modifikation (Moissanit-3C), die derZinkblende-Struktur entspricht, vor. Sie wurde im US-BundesstaatWyoming gefunden.[9] Von den 74 in künstlich hergestelltem Siliciumcarbid bekannten Modifikationen sind acht aus der Natur bekannt.[4]
Siliciumcarbid bildet sich bei hohen Temperaturen, die imErdmantel oder beim Auftreffen von Meteoriten auf die Erde vorkommen. Dabei bildet sich zunächst bei Temperaturen von 1900 bis 2000 °C die α-Modifikation.[14] Die Entstehungsbedingungen sind vergleichbar mit denen von Diamant, so dass die beiden Minerale mitunter, wie etwa inWafangdian in derVolksrepublik China, vergesellschaftet inKimberlit vorkommen. Ist das α-SiC bei hohen Temperaturen mit elementaremSilicium in Kontakt und zusätzlichKohlenstoffdioxid anwesend, kann das Silicium mit dem Kohlenstoffdioxid zu β-SiC reagieren, das sich um das α-SiC anlagert.[15] Weitere Minerale außer Diamant, mit denen Moissanit vergesellschaftet ist, sindEisen (in Meteoriten),Quarz,Granat,Klinopyroxen,Coesit,Rutil, Graphit,Pyrrhotin undCobalt-Pyrit (in Kimberlit).
Fundorte sind verschiedene Meteoriten, wie Indarch-Meteorit inAserbaidschan, der Krymka-Meteoriten in derUkraine und der Canyon-Diablo-Meteorit im US-BundesstaatArizona; Einschlagkrater wie dasNördlinger Ries[16]; Vulkane wie derTolbatschik auf der HalbinselKamtschatka (Russland) und Diamantminen, etwa inSacha (Russland) undKimberley inWestaustralien.
Aufgrund der Seltenheit wird natürlich vorkommender Moissanit nicht wirtschaftlich genutzt.Siliciumcarbid wird aber in großen Mengen künstlich ausSiliciumdioxid undKohlenstoff hergestellt. Es ist alsCarborund ein wichtigesSchleifmittel, wird aber auch alsKeramik,Isolator und auf Grund seinerHalbleitereigenschaften fürLeuchtdioden,Transistoren undVaristoren eingesetzt.
Hochreine Moissanit-Kristalle können auf Grund vergleichbarer Eigenschaften als Diamantersatz verwendet werden. Moissanit besitzt zwar eine etwas geringere Härte als Diamant, ist aber thermisch an der Luft stabiler (bis zu 1127 °C, Diamant nur bis 837 °C) und deutlich preiswerter in der Herstellung.[9] Er wird daher in Experimenten unter hohem Druck und hoher Temperatur verwendet.[17]
Seit 1997 sind Moissanit-Stücke als synthetischeSchmucksteine auf dem Markt, zunächst als Fälschung vonDiamanten, da er sich von diesen wegen seiner ähnlichenWärmeleitfähigkeit mit den seinerzeitigen Testgeräten nicht unterscheiden ließ.[18] Moissanite können ähnlich wie Diamanten geschliffen werden und ergeben dann ein ähnliches äußeres Erscheinungsbild, und wegen seines ähnlichen (tatsächlich etwas höheren)Brechungsindex „funkeln“ solche Steine ähnlich wie geschliffene Diamanten. Erkennbar sind Moissanite an einer starkenDoppelbrechung[19] und leichter gelb-grünerFluoreszenz unter UV-Licht.[20]
