Exkurs zum Salz, Halit, Steinsalz, Kochsalz, Siedesalz, Natriumchlo
rid.





Was ist Salz? Im Alltagsgebrauch ist Salz der Stoff, mit dem man Speisen schmackhaft macht.

Die Chemiker dagegen bezeichnen mit Salz eine ganze Stoffgruppe, nämlich alle Stoffe die im
festen Zustand aus Ionen bestehen.

Das bürgerliche Salz heißt in der Chemie Natriumchlorid mit der Formel NaCl und ist nur ein
Salz unter vielen. Wegen seiner Wichtigkeit wird eine ganze Stoffgruppe nach ihm benannt.

Das Natriumchlorid des Chemikers wird im Handel und in der Literatur oft als Kochsalz bezeichnet.
Dieser Name ist nicht korrekt, denn Kochsalz ist nur das durch Einsieden von Salzsole gewonnene
Natriumchlorid, das Siedesalz genannt wird. Es enthält 97 - 99% Natriumchlorid und wechselnde
Mengen an Wasser, Gips, Magnesiumsulfat,Kaliumchlorid und seltene Spurenelemente.

Das Natriumchlorid, das in der Erdrinde als Gestein vorkommt und dort bergmännisch gewonnen
wird, hat den Namen Steinsalz.

Reines Natriumchlorid ist farblos. Manchmal kommt es auch in großen glasklaren, durchsichtigen
Kristallen vor. Allgemein aber sind die Kristalle so klein, daß die Salzmenge infolge der Lichtbrechung
an den Kristallflächen weiß erscheint.
Das gehandelte Salz ist oft hygroskopisch, das heißt es zieht aus der Luft Wasser an. Das kommt
durch Magnesiumsulfat und Maggnesiumchlorid zustande, die dem nicht besonders gereinigten
NaCl beigemengt sind. Reines Natriumchlorid hat diese Eigenschaft nicht.


Der Name Natriumchlorid weist darauf hin, daß dieser Stoff aus den Elementen Natrium und Chlor besteht.
Es ist also kein Element sondern eine Verbindung.
Nach den Gesetzen der Chemie haben Verbindungen ganz andere Eigenschaften als die Elemente,
aus denen sie entstanden sind.
Während Chlor ein sehr giftiges gelbgrünes Gas und und Natrium einsehr aggressives reaktionsfreudiges
Metall ist, zeigt Natriumchlorid keine dieser Eigenschaften.
Die Erklärung dafür ist einfach:
Natriumchlorid enthält keine Chlor- und Natriumatome wie sie in den betreffenden Elementen vorkommen,
sondern Chlor- und Natriumionen. Der Chemiker versteht darunter elektrisch geladene Atome oder Atomgruppen.


Beim Entstehen der Verbindung Natriumchlorid = NaCl aus den atomaren Elementen Chlor und Natrium
bilden sich bei der Reaktion Ione:








Das Ionengitter des Natriumchlorid.

Erst 1912 konnte der Physiker Max von LADE mit einem Versuch beweisen, daß die Bauteilchen von Kristallen
gitterartig angeordnet sind. Er durchstrahlte Kristalle mit Röntgenstrahlen und konnte dabei aus bestimmten
Licht- und Schattenerscheinungen (Beugung), die hinter den Kristallen zu beobachten waren, seine Erkenntnisse
ableiten.
Nachdem 1913 der Physiker William Henry BRAGG gemeinsam mit seinem Sohn William Lawrence BRAGG ein
Verfahren zur Messung der Abstände der einzelnen "Gitterebenen" entwickelt hatte, konnte man die




Der Bauplan (Ionengitter) des Natriumchlorid.

Das Salz NaCl besteht aus Natrium- und Chlorionen mit etwa kugelförmiger Gestalt.
Diese haben sich gesetzmäßig abwechselnd neben- und übereinander gelagert.

Auf einer Strecke von einem Millimeter befinden sich rund 36 Millionen Ionen nebeneinander
Der Abstand zweier, gleichartiger Ionen beträgt 5,64 Ä (Angström-Einheiten)
das sind 0,000 000 0564 Zentimeter.

Die Art der Bindung, die den Zusammenhalt unterBeibehaltung der Gitterplätze bewirkt, ist
die heteropolare Ionenbindung.

Den kleinsten Teil eines räumlichen Kristallgitters, dem sämtliche Symmetrieeigenschaften
des Gesamtgitters zukommen, bezeichnet man als Elementarzelle.


Die Darstellung der Elementarzelle genügt zur Beschreibung des Gitterbaues einer Kristallart.
Man muß sie sich in allen drei Raumrichtungen fortgesetzt vorstellen.





Wie entsteht ein Salzkristall?


In einer Lösung aus Natriumchlorid bewegen sich die Natrium- und Chlorionen völlig ungeordnet.
Sobald genügend Wasser verdunstet ist, sind sie soweit angenähert, daß sich zufällig mehrere
von ihnen gesetzmässig zusammenlagern.
Dabei spielen gegenseite Anziehungskräfte eine wichtige Rolle. Die Ionen haben das Bestreben,
möglichst so viele Nachbarn um sich zu versammeln, wie es ihr Größenverhältnis erlaubt.


Das Natriumion umgibt sich mit sechs Chlorionen und das Chlorion mit sechs Natriumionen.
Ein solches Gebilde wäre aber noch nicht abgesättigt, sondern überschüssige Anziehungskräfte,
wie sie durch die Pfeile angedeutet sind, machen sich nach allen Richtungen geltend.
Daher neigen die Ionen zur gegenseitigen Zusammenlagerung, was zur Bildung eines Kristallkeimes führt.

In ihm sind die kleinsten Bausteine gesetzmässig angeordnet. Aus der Umgebung wandern nun
ständig weitere Ionen zum Keim hin und lagern sich an ihm parallel an, bis ein sichtbares
Kriställchen entstanden ist.

Wenn man dieses winzige Gebilde gerade mit dem Auge wahrnehmen kann - angenommen ein
winziges Steinsalzwürfelchen von 1/10 Millimeter Kantenlänge -
haben sich schon 45 Billiarden = 45 x 10 hoch 15 Ionen in gesetzmässiger Weise zusammengelagert.
Wenn der Kristall weiter wächst und eine Größe von 1 x 1 x 1 cm erreicht hat, birgt er 45 x hoch 21 Ionen.

Ein Naturwunder, das der menschliche Verstand nur mit ehrfürchtigem Staunen begreifen kann.




Primäres Steinsalz-Spaltstück
NaCl


***von imposanter Größe mit Kantenlängen 200 x 210 mm.

*** im oberen Teil ein Einschluss von braunem Ton.

*** sonst durchsichtig

*** Das Foto wurde freundlicherweise zur Darstellung auf dieser Website
zur Verfügung gestellt von Dr. Hans Joachim Engelhardt.








***
Eine sekundäre Kristallisation von NaCl aus Laugen.

*** Das Foto wurde freundlicherweise zur Darstellung auf dieser Website
zur Verfügung gestellt von Dr. Hans Joachim Engelhardt.









Primäre Steinsalz-Spaltstücke NaCl.

*** Fundorte befanden sich in Vertaubungszonen des Kaliflözes in Nachbarschaft von aus dem
Liegenden aufsteigenden Klüften.

*** Alle Fundstücke stammen aus der zweiten Betriebsperiode 1952 - 1968
des Kali-Bergwerkes "KÖNIGSHALL-HINDENBURG"

*** Alle Stücke weisen Hohlräume auf, die mit Restlaugen und Gasbläschen gefüllt sind.








Sekundäre Steinsalz-Kristallisation
mit skelettierten Kristallen=NaCl-Schiffchen
durch Wachstumsstörungen.

*** Alle Fundstücke stammen aus der zweiten Betriebsperiode 1952 - 1968
des Kali-Bergwerkes "KÖNIGSHALL-HINDENBURG"

*** Funde aus Klüften im Liegenden "Ältesten Steinsalz "
in geringer Entfernung zum Basalanhydrit.






Exkurs zum blauen Steinsalz.
(teilweise nach D`ANS, FISCHBECK, v.HODENBERG,
KIRCHHEIMER, KÜHN, LIEBER, LEY)

Als "blaues Steinsalz" klassifiziert man das blaue bis tief schwarzblaue und das violette Steinsalz.

Im Schrifttum wurde 1665 zum ersten Mal ein violettes Steinsalz aus Hallstadt in Österreich beschrieben.

Aus dem Deutschen Zechstein wurde erstmals 1858 über blaues Steinsalz berichtet.
Viele weitere Funde sind bis heute aus dem Zechsteinsalinar und anderen Salzlagerstätten bekannt.

Lange rätselte man über die Ursachen für die Färbung des sonst farblosen Steinsalzes (NaCl).
Laborversuche ergaben keine endgültige Klarheit aber einige grundsätzliche Erkenntnisse:

*** wenn man blaues Steinsalz im Wasser auflöst, bleibt die Lösung farblos,

*** bei Erhitzung des blauen Steinsalzes über 200°C verschwindet die blaue Farbe,

*** farblose Steinsalzkristalle die man einer energiereichn Strahlung aussetzt, werden gelb
bis gelbbraun.

Natürliches gelbes Steinsalz fand man selten z.B. in Hall/Tirol, Esterhazy, Saskatchewan)Kanada.
Das gelbe Steinsalz von Hall entfärbt sich bei Tageslicht in Minuten bis Stunden.
Das gelbe Steinsalz von Esterhazy verfärbt sich innerhalb von 1 bis 2 Stunden in ein zartes Blau.
Bei Erhitzung der Salze auf 150°C werden sie nach 1,5 Stunden farblos.

*** Durch Bestrahlung kann man Steinsalzkristalle zwar komplett blau färben, eine zonare
oder schlierige Farbbildung wie in der Natur konnte aber nicht erzeugt werden.


Aus diesen Versuchsergebnissen konnte man schließen, daß nicht ein Farbstoff das Steinsalz
färbt, sondern andere Ursachen dafür verantwortlich sein müssen.



Der aktuelle Kenntnisstand über das "Blaue Steinsalz:
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Erst ab 1950 konnte man die Kristallstrukturen mit neuen Techniken (Elektronenspinresonanz) ermitteln.
Die Ionen und Gitterlehre entstand.
Die Beschreibung eines Kristallgitters war nun durch die exakte Messung seines kleinsten Ausschnittes
der "Elementarzelle" möglich geworden.
Man erkannte nun als eine Ursache für eine mögliche Strahlenverfärbung eines Minerals die Ausbildung
von Baufehlern in der Struktur des Kristallgitters.



Das Bild zeigt
ein theoretisches fehlerfreies Kristallgitter des Steinsalzes.
Es sind zwei Elementarzellen des Steinsalzgitters dargestellt.
Natrium- und Chlorionen bilden jeweils ein allseitig flächenzentriertes Gitter.
Diese sind gegenüber um die Hälfte der Gitterkonstanten verschoben.
Das eingezeichnete Oktaeder verdeutlicht, daß
*** ein Chlorion oktaedrisch von sechs Natriumionen,
*** ein Natriumion entsprechend von sechs Chlorionen
umgeben (koordiniert) ist.

Wie bei jedem Kristall gibt es auch beim farblosen Steinsalz Baufehler durch die
im Kristallgitter einige der für Chlorionen vorgesehene Plätze unbesetzt sind.
Diese Gitterbaufehler werden Farbzentren genannt. Definition nach LEHMANN 1977:
"Farbzentren sind durch ionisierende energiereiche Strahlung gebildete elektronische Defekte.

Durch Röntgen- oder andere energiereiche Bestrahlung wird von den vorhandenen Chlorionen
jeweils ein Elektron abgespalten.
Diese Elektronen wandern auf die Leerstellen innerhalb von Chlorionen und bilden so Gitterbaufehler.

Die Farbzentren führen zur Absorption bestimmter Wellenlängen des sichtbaren weißen Lichtes und
das Mineral zeigt dann die entsprechende Komplementärfarbe (das ist diejenige Farbe, die sich ergibt,
wenn man aus dem weißen Licht, das eine Summe von Spektralfarben darstellt, das Licht bestimmter
Farben herausnimmt).

Je nachdem, wie die Farbzentren in dem Kristallgitter angeordnet sind, können sie die Absorption
bestimmter Wellenlängen herbeiführen und damit bestimmte Farbwahrnehmungen bewirken.




F-Zentren:


Die mit Elektronen gefüllten Aniodenlücken treten im Kristallgitter isoliert von einander auf,
keine derFehlstellen ist einer anderen benachbart.
Bei dieser Anordnung ger Farbzentren wird Licht der Wellenlänge von etwa 400nm bis 520nm absorbiert.
Dem weißen Licht werden die blauen und grünen Farben entzogen.


Die Kristalle zeigen die Komplementärfarbe Gelb.

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M-Zentren:


Zwei mit Elektronen gefüllte Anionenlücken (zwei Farbzentren) sind einander benachbart.
Diese Anordnung führt zu einer Absortionsbande mit dem Maximum von 720nm.
Hierbei wird nur Licht im oberen Grenzbereich absorbiert.

Die Kristalle bleiben ungefärbt.


................................................................................................................................................................

R-Zentren:

Hier sind jeweils drei Farbzentren benachbart. Die Absortion liegt bei 540nm und bei 590nm.
Dem weißen Licht werden damit grün-gelbe bis gelb-rote Anteile entzogen.

Das Steinsalz zeigt hierbei Varianten der blauen bzw. violetten Komplementärfarbe.





Aktueller Wissensstand:


Wie beschrieben, sind die Kristallgitter und die Auswirkungen ihrer Baufehler (Farbzentren)
nun sicher erforscht.
Warum es in der Natur zur Bildung von Farbzentren kommt, die eine Verfärbung des Steinsalzes
verursachen bleibt weiter umstritten.

Auch weitere mögliche Ursachen werden diskutiert:

*** In Abhängigkeit vom Kristallwachstum können auch andere, nur schichtweise vorhandene
Fehlbaustellen beteiligt sein.

*** Schichtweise könnten auch unterschiedliche Mengen der radioaktiven Isotope
von Kalium und/oder Rubidium eingebaut sein, deren Strahlung die besonderen zonaren
oder schlierigen Färbungen erzeugen.

*** Durch wandernde Natriumionen und Elektronen im Kristallgitter kann es dort zu
lokalen Ansammlungen von Natriumionen kommen, das heißt zur Bildung von Kolloiden.
Auch dadurch wird im Steinsalz eine violette, tiefblaue oder blauschwarze Farbe hervorgerufen.
Bei dieser Farbbildung sind Absorption ( Aufsaugen verschiedener Spektralbereiche des Lichtes) und
Streuung (diffuse Ablenkung einfallender Lichtstrahlung nach allen Seiten)bestimmter Wellenlängen
an Na-Kolloid-Teilchen beteiligt.
Die Farbe ist abhängig von der Größe der Kolloide und unabhängig von der Temperatur.
Die violette Farbe ist auf kleinere Kolloide 20nm bis 44nm (nm=10 hoch minus 9 m),
dagegen die blaue Farbe auf größere Kolloide 40nm bis 80nm zurückzuführen.


*** LEY(1982) hat Vergleiche zwischen künstlich und natürlich blauen Steinsalzkristallen gezogen.
Er erklärt die Unterschiede mit unterschiedlichen Temperaturen, Bestrahlungsdauer und -intensität,
sowie ungleicher Zugbeanspruchung der Kristalle.
Bei Versuchen in aufgelassenen Salzbergwerken, die als Deponie für radioaktive Abfallstoffe in Kanistern dienen, schloß LEY, daß durch unmittelbar am Salzgestein lagernde Behälter in 50 bis 400 Jahren
0,1 bis 50% des Natriums in kolloidale Form umgewandelt werden kann.


*** Eine nachweisbare Strahlungsquelle ist das radioaktive 40 K des Kaliums in natürlichen Kalisalzlagerstätten.
Bei seinem Zerfall werden Strahlungen erzeugt, die ausreichen um in langen geologischen Zeiträumen Farbzentren im Steinsalz erzeugen.

Das "Blaue Steinsalz" kommt zwar oft in Gesellschaft mit Kalisalz vor, andererseits gibt es große Kaliflöze
in denen sich kein blaues sondern nur farbloses Steinsalz finden läßt.

Außerdem kommt das "Blaue Steinsalz" auch in Salzlagerstätten, z.B. des mittleren Muschelkalkes, ohne
Paragenese mit Kalisalzen vor. Folglich kann nicht nur das radioaktive 40K-Isotop für die Färbung verantwortlich sein.



Als sicher kann bisher nur festgestellt werden:

Soweit die Aufschlüsse der Vorkommen von "Blauen Steinsalz" sich vor Ort untersuchen und
einordnen ließen, wie Z.B. in den Kalisalzbergwerken Königshall-Hindenburg und Neuhoff-Ellers,
ist "Blaues Steinsalz" an Störungs- und sekundäre Umbildungszonen gebunden.
Z.B. Basaltdurchbrüche, Klüfte,starke Tektonik, Faciesunterschiede, Umwandlungen,
Gasansammlungen, Laugeneinschlüsse.


D'ANS hat "Blaues Steinsalz" deshalb direkt als Leitmineral für sekundäre Umbildungszonen angesehen.

KIRCHHEIMER (1976) hat die Problematik der Genese des "Blauen Steinsalzes" unter
besonderer und ausführlicher Berücksichtigung seiner verschiedenen Vorkommen diskutiert
und ist zu dem Schluß gekommen, daß eine gesicherte Ableitung noch offen ist.

So bleibt das "Blaue Steinsalz" , das wir schon seit 350 Jahren kennen, weiter voller Rätsel.




Besondere Fundstücke vom " Blauen Steinsalz"


Primäres Blaues Steinsalz NaCl in verschiedenen Farbtönen.

*** Die Funde stammen aus sylvinitischen Hartsalz-Lagerteilen des umgewandelten Carnallitit-Staßfurtflözes.

Sie befanden sich in der Nähe von Sylvin-Nestern die sich in Nachbarschaft zu verheilten Klüften
von Vertaubungsgebieten auskristallisierten.


*** Alle Fundstücke stammen aus der zweitenBetriebsperiode 1952 - 1968

des Kali-Bergwerkes "KÖNIGSHALL-HINDENBURG"





Primäres Steinsalz, NaCl, Spaltkristall mit
hellblauen,blauen, tiefblauen, violetten Einfärbungen

die teils

.. flächig,
.. zonar,
.. in rhythmischer Folge parallel den Würfelflächen,
.. wolkig
ausgebildet sind;

*** enthält Hohlräume mit Lauge und Gas-Einschlüssen.

*** Größe : 140 x 100 x 60 mm.

*** Fundstück vom Kaliwerk Neuhof-Ellers bei Fulda aus einem Aufschluß von 1978 in 100 m Entfernung
von einer Basaltdurchdringung im Kaliflöz.






Würfelige Variation aus einer nicht ganz verheilten Kluft
in der Nähe einer Störung im Bereich einer Basaltdurchdringung.


Fundort:
Kaliwerk Neuhof-Ellers

Der grosse Würfel rechts oben hat eine dikordante Position zu den überwiegend farblosen
unterschiedlich großen Kristallen seiner Umgebung.
Links neben ihm ist im Inneren des farblosen Kristalls ein kleiner hellblauer Kristall in
rechteckiger Form zu sehen. Dieser liegt auch diskordant im farblosen Kristall, seine
Kanten zeigen eine völlige Parallelität zum oberen großen blauen Würfel.

Unterhalb der Stufe finden sich milchig gefärbte Kristalle die sich dikordant angesiedelt
haben, der größte von ihnen ist skelettiert ausgebildet.


Eine offene Kluft zeigt weiße und braune Anflüge.


Die Gesamstruktur der Stufe könnte eine Bestätigung vonder Mitwirkung von

*** Zugbeanspruchung,
*** kolloidal verteiltem Natrium

bei der Blaufärbung sein.



Ein Steinsalzstufe ist parkettiert kristallisiert.

Nur die Würfel zeigen eine blaue Wolkige Färbung.


Fundort: Kaliwerk Wintershall





Steinsalz Spaltstück.

Volle tintenblaue Durchfärbung, mit parallelen hellblauen Schlieren.


Fundort: Kaliwerk Wintershall







Steinsalz Spaltstück.

Die flächenhafte Färbung zeigt

*** zarte violette und
*** kräftige blaue Farben.


Fundort: Kaliwerk Neuhoff-Ellers





Steinsalz Spaltstück.


Zeigt violette fleckige Färbung.


Fundort: Kaliwerk Neuhoff-Ellers





Steinsalz Spaltstück.

Zeigt tintenblaue Einsprengungen
mit teilwese zonarer Struktur.


Fundort: Kaliwerk Siegfried-Giesen





Steinsalz Spaltstück.

Zeigt weiße Schlieren im sonst unter einer weißen Schicht durchgefärbtem Stück.


Fundort: Kaliwerk Neuhof-Ellers






Das selbe Fundstück bei anderen Lichtverhältnissen.




Steinsalz Spaltstück,


Zeigt eine streifige Ausbildung mit unterschiedlicher Stärke und Farbgebung der Streifen.


Fundort: Kaliwerk Neuhof-Ellers






Steinsalz Spaltstück.


Hier ist nur ein würfeliger Teilbereich mit violetten Streifen eingefärbt.

Unter den Streifen sind hellblaue Schlieren zu sehen, die über einen Berstriß (tektonische Zugspannung?)beginnen.



Fundort: Kaliwerk Neuhof-Ellers



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