Experimente:
Versuch: Bestimmung eines Minerals anhand der Mohshärte

Ein wichtiges Merkmal von Mineralien ist deren Härte. Die 1812 von Mohs und 1896 von Rosiwal aufgestellten Härteskalen ermöglichen die Kennzeichnung des Härtegrades von Mineralien und Metallen. Sie werden auch heute noch benutzt.

Im Fall der Mohs´schen Härteskala ritzt jedes aufgeführte Material das vor ihm stehende und wird vom nachstehenden geritzt (-> Versuch). Es handelt sich also um eine relative Härteskala.

Gleiches gilt auch für die Schleifhärte nach Rosiwal. Mit ihr erkennt man deutlich, wie ungleich die Spanne innerhalb der einzelnen Mohs-Härtestufen ist.

Für die wissenschaftlich-fachkundige Härteprüfung wurden Absoluthärten ermittelt. So presst man z. B. definiert harte Kugeln in das zu untersuchende Material und bestimmt Pressdruck und Eindringtiefe. Die daraus berechnete Brinell-Härte hat die Dimension N/mm².

Wovon die Härte abhängt
Die Härte hängt von der Gitterenergie und somit vom Gittertyp ab. Die geringste Härte zeigen Molekülgitter mit van der Waals-Kräften. Hierzu gehören die meisten organischen Verbindungen. Es folgen die Ionengitter. Die Atomgitter, die makromolekular aufgebaut sind, sind am härtesten. Hier müssen beim Ritzen oder Spalten echte kovalente Bindungen getrennt werden.
Dabei muss man aber bedenken, dass die Härte eine anisotrope Eigenschaft ist, also von der Richtung des Ritzes oder sonstiger Einwirkungen abhängt. So beträgt die Härte beim Atomgitter des Graphits parallel zur Schichtung 1, senkrecht dazu fast 10 Mohs-Härtegrade.

Spaltbarkeit
Unter der Spaltbarkeit eines Minerals versteht man die Abgliederung von Mineralteilen mit glatten Flächen. Vor etwa dreihundert Jahren brachte die Spaltbarkeit des Kalkspats die Wissenschaftler auf die Idee, der Calcit sei aus lauter gleichartigen, rhomboederförmigen Blöcken aufgebaut. Dies war der Ausgangspunkt für die Baustein-Theorie der Kristalle. Die Spaltbarkeit eines Kristalls ist ein eindrucksvolles Zeugnis für die Ordnung des Kristallbaus. Die Bergleute früherer Zeiten haben Mineralien mit sehr guten Spaltbarkeiten als Spat bezeichnet: z. B. Kalk- oder Flussspat, Schwerspat und Feldspat.
Ob und wie sich ein Kristall oder Mineral spalten lässt, ist abhängig vom Gitterbau und hat mit der äußeren Form (Kristallsystem und Kristallklasse) nichts zu tun. Liegen die Atome, Ionen oder Moleküle derart zueinander angeordnet, dass man ebene Flächen durch das Kristallgitter schieben könnte, dann ist der Kristall oder das Mineral leicht spaltbar. Denn die verschiedenen Spaltflächen eines Kristalls verlaufen vielfach parallel oder senkrecht zu den Symmetrie-Ebenen oder -Achsen des Kristalls. Bei Halit und Bleiglanz erhält man deshalb Würfel, bei Calcit Rhomboeder. Aber auch bei Mineralien mit verschiedenen Ausbildungsformen (Klassen) können besondere Spaltfiguren entstehen. Ein Beispiel ist der Spaltoktaeder des Fluorits. Beim starken Erhitzen etwa zur Demonstration von Thermolumineszenz spaltet das Oktaeder wieder "normal" (-> Bilder).

Bild 1: Spaltoktaeder von Fluorit sowie dessen Reste nach Hitzeeinwirkung (Fotos: Blume)

Je nach Stärke der Gitterkräfte unterscheidet der Mineraliensammler zwischen höchst vollkommener (z. B. Glimmer), vollkommener (z. B. Feldspäte), guter, deutlicher, undeutlicher und keiner Spaltbarkeit.

Wie Kristalle spalten, beschreiben wir ausführlich am Beispiel des Natriumchlorids und des Flussspats.

Bruch
Sind die Bauteilchen des Kristallgitters derart verteilt, dass sich keine Ebene durch dieses Gitter hindurchschieben lässt, oder sind die Teilchen durch starke Bindungskräfte wie etwa in einem Atomgitter verbunden, so zerfällt das Mineral in unregelmäßige Flächen. Man spricht von einem Bruch.
Der Bruch kann muschelig (wie der gerundete Abdruck einer Muschel), uneben, glatt, faserig, splittrig oder erdig sein. Erstes ist der typische Abschlag bei Feuerstein. Aber auch ein Bergkristall bricht muschelig. Das tut übrigens auch Glas.

Bild 2: Muscheliger Bruch beim Glas (Foto: Blume)

Ein Diamant zerfällt nur in Richtung bestimmter Achsen spatig, ansonsten bricht er. Deshalb war das Zerlegen des Superdiamanten namens Cullinan für den damit Beauftragten eine extreme Nervensache.

Zähigkeit
Zur Zähigkeit eines Minerals zählt man Eigenschaften, die beim Versuch, einen Kristall zu verformen, auftreten. Dazu gehören die Sprödigkeit, Dehnbarkeit und Elastizität. Sprödigkeit bezeichnet die Eigenschaft von Kristallen, unter Beanspruchung zu zerbrechen, anstatt plastische oder elastische Deformation zu erleiden. Das Bruchverhalten ist von der Härte fester Körper abhängig - spröde sind Mineralien mit einer Ritzhärte über 6 nach der Mohs'schen Härteskala, darunter sind sie mild oder schneidbar.
Wenn man einen Kristall durch Druck beliebig verformen kann, spricht man von Dehnbarkeit oder auch Plastizität. Der Mineraloge sagt, die Substanz sei schmiedbar, geschmeidig oder dehnbar. Das Gegenteil von Dehnbarkeit ist die Elastizität. Wenn du einen Kristall durch Druck verformst und er geht anschließend wieder in seine ursprüngliche Form zurück, so sagt man, er ist elastisch biegsam.
Auch diese Kristalleigenschaften können anisotropisch sein.

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