Warum ist natürliches Steinsalz manchmal blauviolett gefärbt?

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Blauviolettes Steinsalz neben Kalisalzen (Foto: Blume)


Zunächst muss geklärt werden, warum Kochsalzkristalle überhaupt farblos und dazu noch durchsichtig sind. Das liegt daran, dass sie kein sichtbares Licht absorbieren. Anders gesagt: Durch die Energie der elektromagnetischen Strahlung, die wir als sichtbares Licht bezeichnen, werden die Elektronen der Kochsalz-Ionen nicht angeregt. Im UV-Bereich ist das schon anders. (Außerdem absorbieren die Kristalle keine Infrarot-Strahlung (IR).)

Und warum ist feinkristallines Küchensalz weiß? Das liegt daran, dass die vielen kleinen Würfelflächen das gesamte einfallende weiße Licht reflektieren.


Auf Mineralienbörsen sehen wir aber ab und zu blauviolette Kochsalzkristalle. Wie sind die entstanden?
Die blauviolette Farbe resultiert von chemischen Veränderungen nach der Kristallbildung. Auslöser hierfür ist radioaktive Strahlung. Diese kann innerkristalline Redoxprozesse auslösen. Das bekannteste Beispiel ist die Reaktion, die bei der Bestrahlung von Silberbromid-Kristallen mit Licht abläuft. Sie ist Grundlage der Fotografie:

AgBr + h · n ———> Ag + Br

Beim Natriumchlorid (Steinsalz) macht sich besonders die radioaktive Strahlung, die im Erdmantel einer der Hauptenergie-Träger ist, bemerkbar. Ähnlich wie Licht einen Fotofilm belichtet, so reagiert die harte Röntgen- bzw. Gamma-Strahlung aus dem radioaktiven Zerfall der Elemente mit dem Steinsalz.

NaCl + h · n ———> Na + Cl


Aus dem weißen Tageslicht absorbieren die im Salz frei vorliegenden Natrium-Atome nur den gelben Teil, den sie auch zur Anregung nutzen können („Resonanz“). Zwar strahlen die Natriumatome das absorbierte gelbe Licht wieder aus; aber sie tun das in alle Richtungen, so dass das nicht weiter auffällt.

Der nicht absorbierte Teil des Lichts erscheint in Summe als Komplementärfarbe zu Gelb, nämlich Blau. Deshalb sind die Stellen, in denen die radioaktive Strahlung "gewirkt" hat, blau.

Natürliche Kaliumchlorid-Kristalle dagegen sind orangefarben. Zur Erinnerung: Das Licht einer Kaliumflamme ist violett!

Während die Natriumchlorid-Kristalle nur punktuell oder "wolkig" eingefärbt sind, was daran liegt, dass ein Strahlungsquant aufgrund seiner hohen Energie einen ganzen Kristallbereich entionisieren kann, erscheinen die Kaliumchlorid-Kristalle komplett durchgefärbt. Der Grund: Kalium selbst ist radioaktiv; eines seiner Isotope (K-40) wandelt sich unter Beta-Zerfall in Argon-40 um. Da die radioaktiven K-Isotopen gleichmäßig über den Salzkristall verbreitet sind, erscheint der ganze Kristall einheitlich gefärbt.


Beweise für die Blaufärbungshypothesen
Man hat die Hypothese, dass die Blauviolettfärbung von Kochsalz mit freien, ungeladenen Natrium-Atomen zusammenhängt, schon um 1925 aufgestellt. Dazu gab es sogar Experimente.

So hat man zunächst NaCl-Kristalle mit Na-Dampf behandelt. Die Kristalle wurden zwar blau, aber erwiesen sich beim Lösen in Wasser als alkalisch. Denn Natrium reagiert mit Wasser unter Bildung von Natronlauge.

Anschließend hat man die Kristalle neben eine Radiumprobe gelegt und auch mit hartem Röntgenlicht bestrahlt. In beiden Fällen wurden die Kristalle blau - diesmal ohne Auftreten alkalischer Eigenschaften. Denn beim Lösen reagieren die Natrium- und die Chloratome wieder unter Bildung von neutralem Kochsalz.


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Letzte Überarbeitung: 10. August 2009, Dagmar Wiechoczek