Kupferpfannen wollen gekauft werden

 

 Aufgenommen im METRO-Markt in Karlsruhe. Zum Thema unser Link: Kupfer und dort der Absatz "Kupfer in der Küche"

Smaragd und James-Webb-Teleskop

Was hat der berühmte Edelstein mit dem Teleskop zu tun, können Sie fragen. Die Verbindung heißt Beryllium. Es ist das vierte Element im Periodensystem und das zweitleichteste Metall, leichter als Magnesium oder Aluminium. Und aus diesem Metall sind die achtzehn Segmente des Hauptspiegels des James-Webb-Teleskop angefertigt. Smaragd ist eine grüne Varietät des Minerals Beryll und dieses gehört zu den Erzen, aus denen das Metall gewonnen wird.

Beryllium hat außergewöhnliche Eigenschaften und ist ein wahres Traummetall insbesondere für Raumfahrtingenieure. Mit einer Dichte von 1,85 g/cm³ ist es deutlich leichter als Aluminium, mit dem E-Modul von 303 GPa ist es deutlich steifer als Stahl. Beryllium hat eine außerordentlich niedrige Poissonzahl, weist also im Zugversuch eine sehr geringe Querkontraktion auf. Das bedeutet, dass eine Berylliumzugprobe im einachsigen Zugversuch kaum einschnürt, und so bleibt ihr Querschnitt fast unverändert.
Beryllium besitzt für ein Leichtmetall einen bemerkenswert hohen Schmelzpunkt von 1280°C. Die molare Wärmekapazität von Beryllium ist jedoch deutlich kleiner als die der meisten anderen Metalle. So verändern sich Bauteile aus Beryllium mit abnehmender Temperatur nur minimal. Das ist sehr wichtig, da das James-Webb-Teleskop gerade bei sehr tiefen Temperaturen zuverlässig arbeiten muss. Auch die sehr hohe Schwingungsdämpfung von Beryllium ist bei dieser Anwendung vorteilhaft.
Leider ist Beryllium sehr teuer, sehr schwierig zu bearbeiten und obendrein noch giftig in Form von Staub oder Ionen. Dennoch machen seine hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften es für die Spiegel des James-Webb-Teleskops, die ihre Mikrometer-Toleranzen auch im Weltall erfüllen müssen, zum Material der Wahl. Die Beryllium-Segmente des Hauptspiegels wurden mit Gold beschichtet, da es sehr gut infrarotes Licht reflektiert.
Das seltene Element Beryllium kommt in einer Reihe verschiedener Mineralien vor. Die mengenmäßig wichtigsten sind Bertrandit und eben der genannte Beryll. Beide gehören zur Gruppe der Silikate. Wie bereits erwähnt, ist Smaragd eine grüne Varietät von Beryll. Und Beryll ist eines der Erzmineralien aus denen Beryllium gewonnen wird. Natürlich nicht aus dem wertvollen Smaragd sondern aus dem sogenannten gemeinen trüben Beryll, der oft in fast allen Ländern der Welt vorkommt. Die meisten der bekannten Berylle werden jedoch aufgrund des dafür erforderlichen und unwirtschaftlichen Aufwandes nicht als Erz abgebaut. Etwa 80% des weltweit verwendeten Berylliums wird in den USA erzeugt. Dementsprechend ist die Bedeutung der amerikanischen Lagerstätten von Beryll groß.
Der Name des Metalls stammt einfach von Namen des Minerals Beryll. Allerdings verliert sich die Bedeutung des Mineral-Namens im Dunkel der Geschichte. Interessanterweise soll auch das Wort „Brille“ vom Wort „Beryll“ abgeleitet worden sein.
Im Sonnensystem stellt Beryllium unter den Elementen, die leichter als Eisen sind, das seltenste dar. In der Erdkruste steht es mit einem Massenanteil von 5,3 ppm an der 48. Stelle der Elementhäufigkeit.
Die Herstellung von metallischem Beryllium ist aufwendig. Es kann durch Schmelzelektrolyse seiner Halogenide oder durch Erhitzen von Berylliumfluorid mit Calcium im Vakuum gewonnen werden.
Trotz seiner herausragenden Eigenschaften findet Beryllium wegen des hohen Preises und der Gesundheitsgefährdung keine breite Verwendung. Zu den Haupteinsatzgebieten gehört eben die Raumfahrtindustrie, wo gute Festigkeit bei geringem Gewicht begehrt ist, die Materialkosten keine Rolle spielen und der Einsatz giftiger Stoffe das letzte ist, worüber man sich Gedanken macht.
Übrigens: Der abgebildete Smaragd wurde in Kolumbien gefunden und das Photo wurde im Deutschen Edelsteinmuseum in Idar-Oberstein aufgenommen.<<

Wunderschönes Kupfererz

Das grüne Kupfercarbonat-Mineral namens „Malachit“ ist vielleicht das erste vom Menschen genutzte Kupfererz.

     
Schon um 4000 v. Chr. entdeckte man, dass Malachit in einem heißen Feuer zu gediegenem Kupfer reduziert wurde. Dies war wahrscheinlich die erste Gewinnung eines Metalls aus einem Erz. Malachit enthält etwa 57% Kupfer. Seine Bedeutung als Kupfererz ist heute nicht besonders groß. Für den Kupferbergbau ist Malachit vor allem als Indikatormineral wichtig. Es bildet oft nur dünne Überzüge auf allen möglichen Gesteinen. Durch seine auffällige Farbe ist es immer ein Hinweis auf kupferhaltiges Gestein im Untergrund. Malachit kommt in verschiedenen Formen vor, die alle im polierten Zustand sehr schöne, oft bänderartige Muster aufweisen. Deswegen wird Malachit vor allem und gerne als Dekorations-und Edelstein verwendet.

Glänzendes Strontiumerz

Diese prächtigen und schön glänzenden Kristalle bildet das Strontiumsulfat-Mineral namens „Coelestin“.

     
Coelestin ist ein wichtiges Erz des kaum bekannten Metalls Strontium. Das Mineral kommt ziemlich oft vor und kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem. Coelestin entwickelt meist prismatische oder tafelige Kristalle im Zentimeter-Bereich, allerdings wurden auch Kristallgrößen von bis zu einem Meter gefunden. Die wichtigsten Lagerstätten befinden sich auf Madagaskar. Mit dem Mineral Baryt (Bariumsulfat) bildet Coelestin eine Mischreihe mit frei austauschbaren Strontium- beziehungsweise Barium-Ionen. Der Name Coelestin ist in Anspielung auf die himmelblaue Farbe vom lateinischen Wort „coelestis“ abgeleitet. Verbindungen von Strontium werden wegen ihrer stark leuchtenden Farben in Feuerwerken und Signalpatronen verwendet.