Apatit
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Apatit (der Apatit) ist die Kurz- und Sammelbezeichnung für eine Reihe chemisch ähnlicher, aber nicht näher bestimmter Minerale, der Apatit-Reihe, mit folgenden Mitgliedern:
| Mineralname | ehemaliger Name | chemische Zusammensetzung |
|---|---|---|
| Fluorapatit | Apatit-(CaF) | Ca5[F|(PO4)3]<ref name="StrunzNickel" /> |
| Chlorapatit | Apatit-(CaCl) | Ca5[Cl|(PO4)3]<ref name="StrunzNickel" /> |
| Hydroxylapatit | Apatit-(CaOH) | Ca5[OH|(PO4)3]<ref name="StrunzNickel" /> |
| Fluorstrophit | Apatit-(SrOH) und Strontiumapatit | (Sr,Ca)5[(F,OH)|(PO4)3]<ref name="Lapis" /> |
| Carbonat-Fluorapatit | Karbonatfluorapatit | Ca5[F|(PO4,CO3OH)3]<ref name="StrunzNickel" /> (Status fraglich, wahrscheinlich Varietät von Fluorapatit)<ref name="MA-Carbonat-Fluorapatit" /> |
| Carbonat-Hydroxylapatit | Karbonathydroxylapatit | Ca5[OH|(PO4,CO3OH)3]<ref name="StrunzNickel" /> |
| Hydroxylapatit-M | Apatit-(CaOH)-M und Klinohydroxylapatit | (Ca,Na)5[(OH,Cl)|(PO4,SO4)3]<ref name="Lapis" /> |
Apatit ist zudem Namensgeber der Apatit-Pyromorphit-Gruppe mit den untereinander frei austauschbaren einfach negativen Fluor-, Chlor- und Hydroxidionen. Die allgemeine, chemische Formel für Apatite ist Ca5[(F,Cl,OH)|(PO4)3].
Alle Minerale gehören zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der allgemeinen chemischen Zusammensetzung (Ca,Ba,Pb,Sr etc.)5[(F,Cl,OH)|(PO4,CO3OH)3]. Alle kristallisieren im hexagonalen Kristallsystem und entwickeln meist sechseckig-tafelige bis -prismatische Kristalle. Sie kommen aber auch in Form nieriger bis traubiger, kugeliger sowie körniger oder faseriger und massiger Mineral-Aggregate vor. Auch stalagmite Formen und krustige Überzüge sind bekannt. Die Mitglieder der Apatit-Reihe können aufgrund der variablen austauschbaren Ionen und möglicher Verunreinigung durch Fremdbeimengungen verschiedene Farben annehmen, wobei grüne, braune oder weißliche Tönungen überwiegen.
Mit einer Mohs’schen Härte von 5 gehören die Apatite zu den mittelharten Mineralen, die sich mit dem Messer noch ritzen lassen. Sie dienen in der gleichnamigen Härteskala als Referenzmineral. Je nach Zusammensetzung haben die Apatite eine Dichte von 3,1 bis 3,8 g/cm3.
Etymologie
Der Name Apatit leitet sich ab von {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Vorlage:lang:103: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) und wurde 1786 von dem deutschen Geologen Abraham Gottlob Werner geprägt.<ref name="MindatApatitegroup" /><ref name="Roycroft" /> Da das Mineral in so vielen Form- und Farbvariationen vorkommt, ist die Gefahr groß, dass es mit anderen Mineralen wie beispielsweise Beryll, Topas oder verschiedenen Turmalinen verwechselt wird.
Einzelminerale und Varietäten
- Fluorapatit – sehr häufiges Vorkommen, entweder farblos oder in den Farben weiß, gelb, rosa, blau, violett, grün, braun
- Chlorapatit – eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß oder verschiedenen Gelbtönen
- Hydroxylapatit – eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß, verschiedenen Grautönen oder gelb – aber häufiges Vorkommen in Endoskeletten und Zähnen der Wirbeltiere, Farbe meist weiß
- Apatit-Katzenauge
- Spargelstein – gelblich-grün
- Mangualdit – manganhaltiger Apatit<ref name="Lapis" />
- Moroxit – bläulich-grün, violett, rot
Eigenschaften
Apatite sind löslich in Salpetersäure (HNO3).
Viele Apatite fluoreszieren und einige können nach dem Erhitzen phosphoreszieren.
Bildung und Fundorte
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Apatit kommt hydrothermal in Pegmatiten und metamorphem Kalkstein vor, bildet sich aber auch in magmatischem Gestein oder aus organischem Material in Sedimentgestein. Häufig entstehen Apatite durch Biomineralisation, sei es in Gesteinsformationen, im Boden, als unerwünschter Zahnbelag, in Knochen usw.; hier aber immer in ganz bestimmten Mikro-Umweltbedingungen.
In Sedimenten tritt Apatit häufig in mikrokristalliner Form (sogenannter „Kollophan“) auf; in Vulkaniten und Plutoniten sind säulige bis nadelige Kristalle häufig. Unter dem Mikroskop sind hexagonale Querschnitte zu beobachten, wobei das Mineral sehr frisch wirkt und keine Spuren von Alteration zeigt. Unter gekreuzten Polarisatoren sind nur Interferenzfarben der ersten Ordnung (meist Grau) zu beobachten. Von den ähnlichen Mineralen Nephelin und Quarz, die ähnliche Querschnittsformen aufweisen können, lässt sich Apatit hauptsächlich durch seine höhere Lichtbrechung abgrenzen.<ref name="Pichler-Schmitt" />
Fundorte sind unter anderem Brasilien, die Volksrepublik China, Indien, Clear Lake/Ontario in Kanada, Madagaskar, Marokko, Mercado und Durango in Mexiko, Myanmar (Oberbirma), Dusso in Pakistan, Halbinsel Kola in der Russischen Föderation, Fiesch in der Schweiz, Sri Lanka, Maine in den USA.
Synthese
Hydroxylapatit wird nach dem Tiselius-Verfahren synthetisiert:
Dazu wird im ersten Schritt aus Calciumchloridlösung (CaCl2) und Dinatriumhydrogenphosphatlösung (Na2HPO4) die Verbindung Brushit (Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat, CaHPO4·2H2O) hergestellt. Der sehr schlecht wasserlösliche Brushit wird dann in Natronlauge (NaOH) gekocht, bis er sich in Hydroxylapatit umgewandelt hat.
Biologische Bedeutung und Verwendung
In Lebewesen
Hydroxylapatit ist ein wichtiger Grundbaustein beim Aufbau von Knochengewebe. Die Osteoblasten sind in der Lage, das Mineral aus Phosphat- und Calcium-Ionen zu erzeugen und Hydroxylapatit variabel in den Knochen einzubauen. So bestehen zum Beispiel die Knochen des Körperskeletts aus etwa 50 %, das Dentin (Zahnbein) aus etwa 70 % und der Zahnschmelz aus etwa 97 % Hydroxylapatit. Auch in Nierensteinen können Anteile von Apatit enthalten sein.
Als Rohstoff
- Apatit ist ein wichtiges Erz zur Gewinnung von Phosphor und damit zur Herstellung von Düngemittel und Phosphorsäure für die Chemische Industrie. Hierbei anfallender Phosphorgips ist mitunter (je nach Herkunft des ursprünglichen Apatits) mit Radionukliden – zum Beispiel Radium – belastet und dann wirtschaftlich nicht uneingeschränkt nutzbar,<ref>https://www.epa.gov/radtown/radioactive-material-fertilizer-production</ref> zumal wirtschaftliche Konkurrenz durch natürlichen Gips oder solchen aus anderen Industrieprozessen besteht.<ref>Phosphoric Acid and Phosphates. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. 7. Auflage. Band 26. Wiley-VCH, Weinheim 2011, ISBN 978-3-527-32943-4, S. 691–692.</ref>
- In der Medizin wird die Varietät Hydroxylapatit als künstlicher Knochenersatz (englisch bone graft), zum Teil in Kombination mit Calciumphosphat, oder als bioaktive Beschichtung von Titan-Implantaten zur Verbesserung des Knocheneinbaus eingesetzt.
- Hydroxylapatit dient bei der chromatografischen Trennung von Proteinen als stationäre Phase in der Säule.
- Apatit aus marinen Sedimenten hat üblicherweise erhöhte Urangehalte, welche teilweise ökonomisch nutzbar sind. Uran muss auch entfernt werden, um Phosphat als Dünger nutzbar zu machen, da es bzw. seine Zerfallsprodukte sich in Lebewesen anreichern können.
- Bei der Behandlung von Fluorapatit mit Schwefelsäure fällt neben Phosphorsäure und Phosphorgips auch Wasserstoff-Fluorid (Flusssäure) an, welches eine wichtige Grundchemikalie der Fluorchemie ist
Als Schmuckstein
Zunehmend sind Apatite auch in der Schmuckindustrie von Bedeutung, besonders Schmucksteine mit Katzenaugeneffekt. Allerdings ist eine Verarbeitung durch die große Empfindlichkeit gegen Säure und Wärmezufuhr schwierig. Farbveränderungen sind schon bei geringer Erhitzung oder starkem Licht möglich.
Aufgrund von Farbe und Kristallform besteht unter anderem Verwechslungsgefahr mit Beryll, Diopsid und den Mineralen der Turmalingruppe.
Siehe auch
Literatur
- Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke. 16., überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5.
Weblinks
- Apatit-Gruppe. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung
- David Barthelmy: Apatite Mineral Data. In: webmineral.com. (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).
- <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Edelstein-Knigge von Prof. Leopold Rössler – Apatit ( vom 19. Januar 2021 im Internet Archive)
- Apatit (in Zähnen und Knochen). Uni Erlangen
Einzelnachweise
<references> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="MA-Carbonat-Fluorapatit"> Carbonat-Fluorapatit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung, abgerufen am 10. November 2025. </ref> <ref name="MindatApatitegroup"> Apatite Group. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. Juli 2022 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref> <ref name="Pichler-Schmitt"> </ref> <ref name="Roycroft"> </ref> <ref name="StrunzNickel"> </ref> </references>