Moissanit

Moissanit
Chemische Formel	SiC
Mineralklasse	Elemente - Nichtmetallcarbide 1.DA.05 (8. Auflage: (nach Strunz) 01.03.08.01 (nach Dana)
Kristallsystem	hexagonal
Kristallklasse	6/mm
Farbe	farblos, grün, smaragdgrün, grünlichgelb, bläulich, hellgrau, schwarz
Strichfarbe	grünlichgrau, weiß
Mohshärte	9,5
Dichte (g/cm3)	3,1-3,29
Glanz	metallisch bis Diamantglanz
Transparenz	durchsichtig
Bruch	muschelig
Spaltbarkeit	unvollkommen
Habitus	tafelige Kristalle
Häufige Kristallflächen	$[10\bar{1}0]$
Kristalloptik
Brechungsindex	nω = 2,616-2,757 nε = 2,654-2,812
Doppelbrechung (optische Orientierung)	vorhanden
Pleochroismus	schwach

Moissanit, auch Muassanit, chemisch Siliciumcarbid ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Elemente. Es kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung SiC und bildet flache, abgerundete, hexagonale Kristalle von bis zu fünf Millimeter Größe. Das Mineral ist in reinem Zustand farblos, zeigt durch Spuren anderer Elemente wie Stickstoff, Bor oder Aluminium ein großes Farbspektrum von grün (Stickstoff) über blau bis schwarz (Aluminium, Bor).

Besondere Eigenschaften

Moissanit zählt zu den härtesten bekannten natürlich vorkommenden Substanzen, lediglich Diamant ist härter. Moissanit ist wie Diamant optisch transparent, ist aber im Gegensatz zu diesem doppelbrechend.^[1]

Etymologie und Geschichte

Moissanit wurde erstmals 1904 von Henri Moissan in einer Mineralprobe des Canyon Diablo Meteoriten, der in der Nähe des Barringer-Kraters gefunden wurde, nachgewiesen. Dessen Zusammensetzung wurde erstmals 1892 von François Ernest Mallard und 1893 von Georges Friedel untersucht; dabei erkannten sie, dass er ein besonders hartes Material enthielt, das inert gegen Salzsäure 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.^[2] Das neue Mineral wurde nach dem Entdecker Moissanit genannt.

Die künstliche Herstellung von Siliciumcarbid gelang erstmals 1891 durch Edward Goodrich Acheson^[3], Moissanit in Edelsteinqualität konnte erstmals 1997 dargestellt werden.^[1]

Klassifikation

In der Systematik nach Strunz wird Moissanit zu den Nichtmetallen gezählt. Nach der 8. Auflage bildet dabei zusammen mit Chaoit, Diamant, Fullerit, Graphit und Lonsdaleit eine Gruppe der Halb- und Nichtmetalle. In der 9. Auflage ist es der einzige Vertreter der Nichtmetallcarbide, einer Untergruppe der Nichtmetallischen Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen.

In der Systematik nach Dana bildet es eine eigene Untergruppe der Halb- und Nichtmetalle.^[4]

Modifikationen und Varietäten

Moissanit kommt in verschiedenen polymorphen Formen vor. Darunter sind verschiedene hexagonale, rhomboedrische und kubische Modifikationen. Am häufigsten findet man die hexagonale Moissanit-6H-Modifikation, deren Struktur derjenigen des Wurtzits entspricht. Selten kommt auch die kubische β-Modifikation (Moissanit-3C), die der Zinkblende-Struktur entspricht, vor, sie wurde im US-Bundesstaat Wyoming gefunden.^[1] Von den 74 in künstlich hergestelltem Siliciumcarbid bekannten Modifikationen sind acht aus der Natur bekannt.^[5]

Bildung und Fundorte

Siliciumcarbid bildet sich bei hohen Temperaturen, die im Erdmantel oder beim Auftreffen von Meteoriten auf die Erde vorkommen. Dabei bildet sich zunächst bei Temperaturen von 1900 bis 2000 °C die α-Modifikation.^[6] Die Entstehungsbedingungen sind vergleichbar mit denen von Diamant, so dass die beiden Minerale mitunter, wie etwa in Fuxian in der Volksrepublik China, vergesellschaftet in Kimberlit vorkommen. Ist das α-SiC bei hohen Temperaturen mit elementarem Silicium in Kontakt und zusätzlich Kohlenstoffdioxid anwesend, kann das Silicium mit dem Kohlenstoffdioxid zu β-SiC reagieren, das sich um das α-SiC anlagert.^[7] Weitere Minerale außer Diamant, mit denen Moissanit vergesellschaftet ist, sind Eisen (in Meteoriten), Quarz, Granat, Klinopyroxen, Coesit, Rutil, Graphit, Pyrrhotin und Cobalt-Pyrit (in Kimberlit).

Fundorte sind verschiedene Meteoriten, wie Indarch-Meteorit in Aserbaidschan, der Krymka-Meteoriten in der Ukraine und der Canyon Diablo-Meteorit im US-Bundesstaat Arizona; Einschlagkrater wie das Nördlinger Ries^[8]; Vulkane wie der Tolbachik auf der Halbinsel Kamtschatka (Russland) und Diamantminen, etwa in Sacha (Russland) und Kimberley in Western Australia.

Morphologie

Moissanit kristallisiert typischerweise in sechseckigen, tafelförmigen Kristallen. Diese sind entlang der $[10\bar{1}0]$-Ebene abgeflacht und an den Ecken abgerundet.

Kristallstruktur

Kristallstruktur von α-Moissanit

In der häufigsten α-Modifikation kristallisiert Moissanit im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe P6₃mc mit den Gitterparametern a = 3,073 Å und c = 15,08 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle. Dies entspricht der Wurtzitstruktur.

Verwendung

Auf Grund der Seltenheit wird natürlich vorkommender Moissanit nicht wirtschaftlich genutzt. Siliciumcarbid wird aber in großen Mengen künstlich aus Siliciumdioxid und Kohlenstoff hergestellt. Es ist als Carborund ein wichtiges Schleifmittel, wird aber auch als Keramik, Isolator und auf Grund seiner Halbleitereigenschaften für Leuchtdioden, Transistoren und Varistoren 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.^[1] Es wird daher in Experimenten unter hohem Druck und hoher Temperatur verwendet.^[9]

Siehe auch

• Liste der Minerale

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d} Eckhard Amelingmeier: Moissanit. In: Römpp Chemie Lexikon, Thieme Verlag, Stand Dezember 2006.
2. ↑ Henri Moissan: Nouvelles recherches sur la météorite de Canon Diabolo. In: Comptes rendus. 1904, 139, S. 773-786 (Text bei Gallica, franz.).
3. ↑ Siliciumcarbid. In: Römpp Chemie Lexikon, Thieme Verlag, Stand März 2002.
4. ↑ New Dana Classification of Native Elements
5. ↑ Moissanit. In: Anthony et al.: Handbook of Mineralogy, 1990, 1, 101.
6. ↑ J. Bauer, J. Fiala and R. Hrichova: Natural α-silicon carbide. In: American Mineralogist. 1963, 48, S. 620-635.
7. ↑ Irene Leung, Wenxiang Guo, Irving Friedman, Jim Gleason: Natural occurrence of silicon carbide in a diamondiferous kimberlite from Fuxian. In: Nature. 1990, 346, 352-354, doi:10.1038/346352a0.
8. ↑ R. M. Hough, I. Gilmour, C. T. Pillinger, J. W. Arden, K. W. R. Gilkess, J. Yuan, H. J. Milledge: Diamond and silicon carbide in impact melt rock from the Ries impact crater. In: Nature. 1995, 378, S. 41-44, doi:10.1038/378041a0.
9. ↑ Ji-an Xu, Ho-kwang Mao: Moissanite: A Window for High-Pressure Experiments. In: Science. 2000, 290, S. 783-785, doi:10.1126/science.290.5492.783.

Literatur

• Moissanit in: Anthony et al.: Handbook of Mineralogy, 1990, 1, 101 (pdf).
• Eckhard Amelingmeier: Moissanit. In: Römpp Chemie Lexikon, Thieme Verlag, Stand Dezember 2006.
• Simonpietro Di Pierro, Edwin Gnos, Bernard H. Grobety, Thomas Armbruster, Stefano M. Bernasconi, Peter Ulmer: Rock-forming moissanite (natural α-silicon carbide). In: American Mineralogist. 2003, 88, S. 1817-1821 (Abstract, pdf).
• Gian Carlo Capitani, Simonpietro Di Pierro, and Gioacchino Tempesta: The 6H-SiC structure model: Further refinement from SCXRD data from a terrestrial moissanite. In: American Mineralogist. 2007, 92, 403-407 (Abstract, pdf).

Weblinks

 Commons: Moissanite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mineralienatlas:Moissanit (Wiki)
• Moissanite bei mindat.org (engl.)