Kieserit: Unterschied zwischen den Versionen

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Autoren:  [[Benutzer:Hschwarz|Hans-Jürgen Schwarz]],[[Benutzer:TMueller|Tim Müller]]
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{{Infobox_Salz
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|bild = HJS MgSO4 092503-3.jpg
|Footnote=<ref>http://webmineral.com/data/Kieserite.shtml gesehen 29.07.2010</ref><ref>http://www.mindat.org/min-2204.html gesehen 29.07.2010</ref><ref>
|mineralogischerName= Kieserit
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|englischerName = Magnesiumsulfate, Kieserite
|bild =[[Datei:HJS MgSO4 092503-3.jpg|300px]]
|chemischerName = Magnesiumsulfathydrat
|mineralogischerName=Kieserit
|Trivialname = Bittersalz
|chemischerName =Magnesiumsulfat-Monohydrat
|chemFormel = Mg[SO<sub>4</sub>] • H<sub>2</sub>O  
|Trivialname =Bittersalz
|Hydratformen = [[Sanderit]] (MgSO<sub>4</sub>•2H<sub>2</sub>O)<br> [[Starkeyit]] (MgSO<sub>4</sub>•4H<sub>2</sub>O)<br> [[Pentahydrit]] (MgSO<sub>4</sub>•5H<sub>2</sub>O)<br> [[Hexahydrit]] (MgSO<sub>4</sub>•6H<sub>2</sub>O)<br> [[Epsomit]] (MgSO<sub>4</sub>•7H<sub>2</sub>O)<br> [[Meridianiit]] (MgSO<sub>4</sub>•11 H<sub>2</sub>O)<br> [[Magnesium 12-Hydrat]]  
|chemFormel =MgSO<sub>4</sub>•H<sub>2</sub>O  
|Kristallklasse = monoklin-prismatisch  
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|Kristallsystem =monoklin-prismatisch  
|Deliqueszenzfeuchte =
|Deliqueszenzfeuchte =
|Löslichkeit=5,600 mol/kg
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|Dichte = 2,57 g/cm<sup>3</sup>  
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|Molvolumen = 53,85 cm<sup>3</sup>/mol  
|Molgewicht = 138,9 g/mol  
|Molgewicht = 138,4 g/mol  
|Transparenz = durchsichtig bis durchscheinend  
|Transparenz = durchsichtig bis durchscheinend  
|Spaltbarkeit = vollkommen
|Spaltbarkeit = vollkommen  
|Kristallhabitus = bipyramidale Kristalle, oft stark deformiert, körnige, massige Aggregate  
|Kristallhabitus = bipyramidale Kristalle, oft stark deformiert, körnige, massige Aggregate  
|Zwillingsbildung =  
|Zwillingsbildung =  
|Brechungsindices = n<sub>x</sub> = 1,523-1,520<br> n<sub>y</sub> = 1,535-1,533<br> n<sub>z</sub> = 1,586-1,584
|Brechungsindices = n<sub>x</sub> = 1,520<br> n<sub>y</sub> = 1,533<br> n<sub>z</sub> = 1,584
|Doppelbrechung = Δ = 0,063-0,064  
|Doppelbrechung = Δ = 0,064
|optOrientierung= zweiachsig positiv
|optOrientierung= zweiachsig positiv
|Pleochroismus = farblos
|Pleochroismus = farblos
|Dispersion = 55°
|Dispersion = 55°
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|Phasenübergang =
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|chemVerhalten =
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|Bemerkungen =herzustellen in wässriger Lösung über 67°C
|Literatur = <bib id="Broul.etal:1981"/> <bib id="Dana:1951"/> <bib id="Friedrich.etal:1961"/>
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<br> Autoren: Hans-Jürgen [[Benutzer:Hschwarz|Schwarz]], Tim [[Benutzer:TMueller|Müller]], NN....
= Abstract  =
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= Einleitung =
== Abstract ==


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Ein Überblick über das Magnesiumsufat Kieserit wird gegeben.
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= Allgemeines  =
== Vorkommen von Kieserit ==
== Vorkommen von Kieserit<br>  ==


Kieserit bildet in der Natur selten Einzelkristalle aus. Das Magnesiumsulfathydrat kommt in Lagerstätten zusammen mit [[Sylvin]] und [[Halit|Steinsalz]] vor. Diese finden sich in den Alpen und in Norddeutschland, in Italien (Vesuv), Arizona (Bisbee), Nevada und Whashington (Mt. Kruger). Häufiger kommt [[Epsomit]] als Ausblühung an Gesteinswänden magnesiumhaltiger Gesteine vor, dabei handelt es sich meist auch um Gesteine mit hohem Karbonatanteil ([[Calcit]] oder [[Dolomit]]). Außerdem bildet es sich bei dem Eindampfen von Gewässern oder als Sekundärmineral bei der Oxidation von Eisensulfiden. Ebenfalls kommt es an Oberflächen von Bauwerken vor, wo es zu gravierenden Schäden führen kann.
Kieserit bildet in der Natur selten Einzelkristalle aus. Das Magnesiumsulfathydrat kommt in Lagerstätten zusammen mit [[Sylvin]] und [[Halit|Steinsalz]] vor. Diese finden sich in den Alpen und in Norddeutschland, in Italien (Vesuv), Arizona (Bisbee), Nevada und Whashington (Mt. Kruger). Häufiger kommt [[Epsomit]] als Ausblühung an Gesteinswänden magnesiumhaltiger Gesteine vor, dabei handelt es sich meist auch um Gesteine mit hohem Karbonatanteil ([[Calcit]] oder [[Dolomit]]). Außerdem bildet es sich bei dem Eindampfen von Gewässern oder als Sekundärmineral bei der Oxidation von Eisensulfiden. Ebenfalls kommt es an Oberflächen von Bauwerken vor, wo es zu gravierenden Schäden führen kann.


== Angaben zu Herkunft und Bildung von Kieserit an Baudenkmalen<br> ==
== Angaben zu Herkunft und Bildung von Kieserit an Baudenkmalen  ==


[[Epsomit|Magnesiumsulfate]] bilden sich an Baustoffen, sofern diese eine Quelle für Magnesiumionen darstellen. Diese können verschiedene Baustoffe bilden.  
[[Epsomit|Magnesiumsulfate]] bilden sich an Baustoffen, sofern diese eine Quelle für Magnesiumionen darstellen. Diese können verschiedene Baustoffe bilden.  
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Eine weitere Quelle für Magnesiumionen in einer Lösung kann Streusalz sein, weil dieses oft geringe Mengen von [[Bischofit|Magnesiumchlorid]] enthält.  
Eine weitere Quelle für Magnesiumionen in einer Lösung kann Streusalz sein, weil dieses oft geringe Mengen von [[Bischofit|Magnesiumchlorid]] enthält.  
Des weiteren können auch Ionen aus der Bodenlösung ein Problem darstellen, sofern diese durch kapillaren Aufstieg an die Oberfläche transportiert werden.
Des weiteren können auch Ionen aus der Bodenlösung ein Problem darstellen, sofern diese durch kapillaren Aufstieg an die Oberfläche transportiert werden.
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= Angaben zum Schadenspotential und zur Verwitterungsaktivität von Kieserit  =
== Lösungsverhalten ==
 
[[Datei:L MgSO4.jpg|thumb|778px|left|'''Abbildung 1:''' Löslichkeiten im System MgSO<sub>4</sub>-H<sub>2</sub>O in Abhängigkeit der Temperatur. Aufgetragen ist die Molalität ''m'' [n(MgSO<sub>4</sub>•xH<sub>2</sub>O)•kg(H<sub>2</sub>O)<sup>-1</sup>] gegen die Temperatur, wobei die Gleichgewichte der verschiedenen Hydratformen durch unterschiedliche Farben der Kurven gekennzeichnet sind. Gestrichelte Kurven markieren metastabile Gleichgewichte. Neben den Löslichkeiten sind ebenfalls Gefrier- und Siedepunkte angegeben. Nach <bib id="Steiger.etal:2011a"/>.]]
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=== Lösungsverhalten ===
Die Wasserlöslichkeit von Kieserit ist 4.108 mol/kg bei einer Temperatur von 100 °C <bib id="Steiger.etal:2011a"/>, damit zählt es, wie alle beschriebenen Magnesiumsulfathydratformen, mit einer Löslichkeit von deutlich über 100 g/l (bei 20 °C) zur Gruppe der leichtlöslichen Salze. Damit ist im Prinzip eine große Mobilität des Salzes und eine häufige Verlagerung der Anreicherungszonen im Materialgefüge verbunden.  Mit dem Temperatureifluss auf die Löslichkeit kann die Gefahr eines Ausfallens gelöster Salze bei raschem Temperaturabfall verbunden sein <bib id="Mainusch:2001"/>]
[[Datei:MgSO4_s.jpg|thumb|450px|right|Löslichkeiten in Wasser MgSO4, Grafik: M. Steiger]]Die Wasserlöslichkeit von Kieserit ist 684 g/l bei einer Temperatur von 100 °C [Steiger und Asmussen,2008], damit zählt es, wie alle beschriebenen Magnesiumsulfathydratformen, mit einer Löslichkeit von deutlich über 100 g/l (bei 20 °C) zur Gruppe der leichtlöslichen Salze (vgl.Tabelle [[Hygroskopizität der Salze und Gleichgewichtsfeuchte]]). Damit ist im Prinzip eine große Mobilität des Salzes und eine häufige Verlagerung der Anreicherungszonen im Materialgefüge verbunden.  Mit dem Temperatureifluss auf die Löslichkeit kann die Gefahr eines Ausfallens gelöster Salze bei raschem Temperaturabfall verbunden sein. [Mainusch, 2001]


=== Hygroskopizität ===
== Hygroskopizität ==
Die geringe Hygroskopizität des Reinsalzes Kieserit, die in dem hohen Wert der Gleichgewichtsfeuchte im Bereich von 90% r.F. deutlich wird, kann nicht isoliert betrachtet werden. [[Datei:MgSO4_a.jpg|thumb|400px|left|Deliqueszenzfeuchten von MgSO4, Grafik: M. Steiger]]In Mischsystemen, d.h. unter dem Einfluss von Fremdionen, liegt der Sorptionspunnkt tiefer. Die Möglichkeit der hygroskopischen Feuchteaufnahme mit den damit verbundenen Problematiken ist trotz des hohen Deliqueszenzpunktes durchaus gegeben. [Mainusch, 2001]
Die geringe Hygroskopizität des Reinsalzes Kieserit, die in dem hohen Wert der Gleichgewichtsfeuchte im Bereich von 42% r.F. deutlich wird, kann nicht isoliert betrachtet werden.  


=== Kristallisationsdruck ===
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[[File:D MgSO4 deutsch.jpg|thumb|800px|left|'''Abbildung 2:''' Deliqueszenzverhalten des Systems MgSO<sub>4</sub>-H<sub>2</sub>O in Abhängingkeit der Temperatur. Aufgetragen ist die Wasseraktivität ''a<sub>w</sub>'' gegen die Temperatur. Gleichgewichtsfeuchten und Deliqueszenzfeuchten der verschiedenen Phasen sind durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet. Gestrichelte Kurven markieren metastabile Gleichgewichte. Nach <bib id="Steiger.etal:2011a"/>.]]
Aufgrund der leichten Löslichkeit des Salzes treten bei entsprechenden Feuchteverhältnissen Lösungs- und Rekristallisationsvorgänge ein. Der dabei (theoretisch berechenbare) Kristallisationsdruck liegt bei [[Epsomit]] zwischen 10,5-12,5 N/mm² - MPa und bei [[Hexahydrit]] 26 MPa (25°C)  zwischen 11,8-14,4 N/mm² - MPa. Im Vergleich mit anderen Bauschädlichen Salzen liegen diese Werte im unteren Drittel einer berechneten Werteskala, die insgesamt von 7,2 bis 65,4 N/mm² reicht. [Mainusch, 2001]
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Verglichen mit dem Hydratationsdruck ist der Kristallisationsdruck eher gering. Bei der Hydratation von Kieserit zu [[Hexahydrit]] kann bei entsprechender Luftfeuchte ein Hydratationsdrück von 57 MPa entstehen. [Steiger et al., 2008]
In Mischsystemen, d.h. unter dem Einfluss von Fremdionen, liegt der Sorptionspunnkt tiefer. Die Möglichkeit der hygroskopischen Feuchteaufnahme mit den damit verbundenen Problematiken ist trotz des hohen Deliqueszenzpunktes durchaus gegeben. <bib id="Mainusch:2001"/>]


=== Hydratationsverhalten ===
== Hydratationsverhalten ==
   
   
Als stabile Verbindungen sind die oben aufgelisteten sechs Hydratstufen des Magnesiumsulfates belegt. Mit der Ausnahme des Magnesiumsulfat-12-Hydrates wurden alle oben aufge führten Kristallwasserstufen des Magnesiumsulfates an Baudenkmalen nachgewiesen, wobei im wesentlichen jedoch nur [[Epsomit]], [[Hexahydrit]], [[Pentahydrit]] und Kieserit auftreten.
Als stabile Verbindungen sind die oben aufgelisteten sechs Hydratstufen des Magnesiumsulfates belegt. Mit der Ausnahme des Magnesiumsulfat-12-Hydrates wurden alle oben aufgeführten Kristallwasserstufen des Magnesiumsulfates an Baudenkmalen nachgewiesen, wobei im wesentlichen jedoch nur [[Epsomit]], [[Hexahydrit]], [[Pentahydrit]] und Kieserit auftreten.


Kieserit ist das Magnesiumsulfat Monohydrat. Es kann durch die Dehydratisierung von Magnesiumsulfathydraten entstehen. Bei der Umwandlung kommt es zu einer Volumenabnahme durch die Abgabe von Wasser. Mit zunehmender relativer Luftfeuchte nimmt auch der Hydratwassergehalt innerhalb des Magnesiumsulfates zu. Bei Raumtemperatur (25°C) ist Kieserit bis zu einer RF von ca. 42 % stabil, darüber findet die Umwandlung zu [[Hexahydrit]] oder [[Epsomit]] statt. [[Hexahydrit]] ist bis unterhalb von 51 % RF stabil, darüber bildet sich [[Epsomit]]. Die Phasenumwandlung kann direkt erfolgen oder über die Lösung und Rekristallisation. Hierbei kommt es zur metastabilen Existenz der wasserärmeren Phase bis zu ihrer Deliquiszenzfeuchte. Oberhalb dieser RF löst sich die Phase und es entsteht eine überkritische Lösung, aus der die hydratisierte Phase auskristallisiert. [Steiger et al., 2008]
Kieserit ist das Magnesiumsulfat Monohydrat. Es kann durch die Dehydratisierung von Magnesiumsulfathydraten entstehen. Bei der Umwandlung kommt es zu einer Volumenabnahme durch die Abgabe von Wasser. Mit zunehmender relativer Luftfeuchte nimmt auch der Hydratwassergehalt innerhalb des Magnesiumsulfates zu. Bei Raumtemperatur (25°C) ist Kieserit bis zu einer RF von ca. 42 % stabil, darüber findet die Umwandlung zu [[Hexahydrit]] oder [[Epsomit]] statt. [[Hexahydrit]] ist bis unterhalb von 51 % RF stabil, darüber bildet sich [[Epsomit]]. Die Phasenumwandlung kann direkt erfolgen oder über die Lösung und Rekristallisation. Hierbei kommt es zur metastabilen Existenz der wasserärmeren Phase bis zu ihrer Deliquiszenzfeuchte. Oberhalb dieser RF löst sich die Phase und es entsteht eine überkritische Lösung, aus der die hydratisierte Phase auskristallisiert<bib id="Steiger.etal:2008"/>.


=== Hydratationsdruck ===
== Umwandlungsreaktionen ==
 
siehe [[Magnesiumsulfat]]
=== Umwandlungsreaktionen ===
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= Analytischer Nachweis =
== Analytischer Nachweis ==
 
 
=== Mikrochemie ===
=== Mikrochemie ===
   
   
Kristallisiertes Magnesiumsulfat, welches an einem Objekt vorliegt, kann in unterschiedlichen Morphologien erscheinen, wobei bestimmte Erscheinungsformen vorzugsweise auftreten. Bei einem im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit untersuchten Objekt stellte sich die Ausbildung eines Gemisches von [[Epsomit]] und [[Hexahydrit]] in situ als lockere Kruste einer opaken, grauweißlichen Substanz dar. In Form “körniger Krusten” ist [[Epsomit]] in der Klosterkirche St. Johann in Müstair belegt. Magnesiumsulfatausblühungen in Form von Salz-Whiskern wurden in der St. Georgskirche in der Steiermark in Österreich nachgewiesen.
Siehe [[Magnesiumsulfat]]


=== Mikroskopie ===
=== Mikroskopie ===
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Bei der Untersuchung mit Hilfe des Polarisationsmikroskopes ist zu beachten, dass bei normalen Raumbedingungen, einer Temperatur von ca. 20 °C und einer Relativen Luftfeuchte von ca. 40 %, [[Hexahydrit]] die stabile Phase ist. Aufgrund dessen muss für die Kristallisation vorn Kieserit das Raumklima verändert werden.  
Bei der Untersuchung mit Hilfe des Polarisationsmikroskopes ist zu beachten, dass bei normalen Raumbedingungen, einer Temperatur von ca. 20 °C und einer Relativen Luftfeuchte von ca. 40 %, [[Hexahydrit]] die stabile Phase ist. Aufgrund dessen muss für die Kristallisation vorn Kieserit das Raumklima verändert werden.  


Kieserit kristallisiert ... Da es sich um ein optisch anisotropes Mineral handelt, zeigt es eine Doppelbrechug bei gekreuzten Polarisatoren. Seine Interferenzfarben sind niedrig innerhalb der ersten Ordnung. Die Brechungsindizes liegen bei α=1,520 β=1,533 γ=1,584 mit einer Doppelbechung von 0,01. Die Brechungsindizes sind verglichen mit anderen Sulfaten, sowie im Vergleich mit anderen Salzen relativ hoch. Die Doppelbrechung ist bei den Sulfaten im unteren Bereich und verglichen Nitraten sehr niedrig. [[Epsomit]] ist ein zweiachsig positives Mineral.
Da es sich um ein optisch anisotropes Mineral handelt, zeigt es eine Doppelbrechug bei gekreuzten Polarisatoren. Seine Interferenzfarben sind niedrig innerhalb der ersten Ordnung. Die Brechungsindizes liegen bei α=1,520 β=1,533 γ=1,584 mit einer Doppelbechung von 0,01. Die Brechungsindizes sind verglichen mit anderen Sulfaten, sowie im Vergleich mit anderen Salzen relativ hoch. Die Doppelbrechung ist bei den Sulfaten im unteren Bereich und verglichen mit Nitraten sehr niedrig.  


Kieserit besitzt ein monoklines Kristallsystem, was eine realtv niedrige Symmetrie aufweist. Die Kristalle löschen meist ... aus.
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'''Verwechslungsmöglichkeiten:'''
 
Zunächst ist zu bemerken, dass die verschiedenen Hydratstufen von Magnesiumsulfat nicht deutlich von einander unterschieden werden können. Besonders das [[Hexahydrit|Hexahydrat]] und [[Epsomit|Heptahydrat]] sind sich in ihren optischen Eigenschaften sehr ähnlich. Die Doppelbrechung sowie die einzelnen Brechungsindizes liegen sehr dicht bei einander. Unterschiedlich sind lediglich die Kristallsysteme. Die unterscheiden sich darin, dass im orthorhombischen System ([[Epsomit]]) die Gitterachsen senkrechte Winkel bilden, wohingegen die Achsen im monoklinen Kristallsystem ([[Hexahydrit]]) nicht senkrecht zu einander stehen.
 
[[Epsomit]]/[[Hexahydrit]] sind zuzuweisen, sofern die unteren Untersuchungskriterien eindeutig geklärt
sind:
*gute Wasserlöslichkeit
*charakteristisches Erscheinungsbild bei der Rekristallisation
*geringe Doppelbrechung


=== Photometrie ===
=== Photometrie ===
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= Umgang mit Kieseritschäden  =
= Umgang mit Kieseritschäden  =


= Salze und Salzschäden im Bild  =


== Am Objekt  ==


== Unter dem Polarisationsmikrokop  ==
== Salze und Salzschäden im Bild  ==
 
=== Am Objekt  ===
 
=== Unter dem Polarisationsmikrokop  ===
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== Unter dem Rasterelektronenmikroskop  ==
=== Unter dem Rasterelektronenmikroskop  ===
 
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= Weblinks<br>  =
 
http://webmineral.com/data/Kieserite.shtml
 
http://www.mindat.org/min-2204.html<br>
 
http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Kieserit<br>  


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== Einzelnachweise  ==
<references />


= Literatur  =
== Literatur  ==


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Aktuelle Version vom 3. Mai 2023, 10:49 Uhr

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz,Tim Müller
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Kieserit[1][2][3]
HJS MgSO4 092503-3.jpg
Mineralogische Salzbezeichnung Kieserit
Chemische Bezeichnung Magnesiumsulfat-Monohydrat
Trivialname Bittersalz
Chemische Formel MgSO4•H2O
Hydratformen Sanderit (MgSO4•2H2O)
Starkeyit (MgSO4•4H2O)
Pentahydrit (MgSO4•5H2O)
Hexahydrit (MgSO4•6H2O)
Epsomit (MgSO4•7H2O)
Meridianiit (MgSO4•11 H2O)
Magnesium 12-Hydrat
Kristallsystem monoklin-prismatisch
Deliqueszenzfeuchte 20°C
Löslichkeit(g/l) bei 20°C 5,600 mol/kg
Dichte (g/cm³) 2,57 g/cm3
Molares Volumen 53,85 cm3/mol
Molare Masse 138,4 g/mol
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Spaltbarkeit vollkommen
Kristallhabitus bipyramidale Kristalle, oft stark deformiert, körnige, massige Aggregate
Zwillingsbildung
Phasenübergang
Chemisches Verhalten
Bemerkungen herzustellen in wässriger Lösung über 67°C
Kristalloptik
Brechungsindices nx = 1,520
ny = 1,533
nz = 1,584
Doppelbrechung Δ = 0,064
Optische Orientierung zweiachsig positiv
Pleochroismus farblos
Dispersion 55°
Verwendete Literatur
[Broul.etal:1981]Titel: Solubility in organic two component systems
Autor / Verfasser: Broul M., Nyvlt J.; Soehnel O.
Link zu Google Scholar
[Dana:1951]Titel: Dana's System of Mineralogy
Autor / Verfasser: Dana J.D.
Link zu Google Scholar
[Friedrich.etal:1961]Titel: Identität von Wathlingenit mit Kieserit
Autor / Verfasser: Friedrich K., Kuhn R., Strunz H.
Link zu Google Scholar



Abstract[Bearbeiten]

Ein Überblick über das Magnesiumsufat Kieserit wird gegeben.

Vorkommen von Kieserit[Bearbeiten]

Kieserit bildet in der Natur selten Einzelkristalle aus. Das Magnesiumsulfathydrat kommt in Lagerstätten zusammen mit Sylvin und Steinsalz vor. Diese finden sich in den Alpen und in Norddeutschland, in Italien (Vesuv), Arizona (Bisbee), Nevada und Whashington (Mt. Kruger). Häufiger kommt Epsomit als Ausblühung an Gesteinswänden magnesiumhaltiger Gesteine vor, dabei handelt es sich meist auch um Gesteine mit hohem Karbonatanteil (Calcit oder Dolomit). Außerdem bildet es sich bei dem Eindampfen von Gewässern oder als Sekundärmineral bei der Oxidation von Eisensulfiden. Ebenfalls kommt es an Oberflächen von Bauwerken vor, wo es zu gravierenden Schäden führen kann.

Angaben zu Herkunft und Bildung von Kieserit an Baudenkmalen[Bearbeiten]

Magnesiumsulfate bilden sich an Baustoffen, sofern diese eine Quelle für Magnesiumionen darstellen. Diese können verschiedene Baustoffe bilden.

  • Kalk mit dolomitischem Anteil:

Dolomit ist ein Doppelsalz, das sowohl Calcium als auch Magnesium beinhaltet. Der negative Ladungsträger wird durch Karbonation gebildet. Für die Mörtelherstellung wird Kalk verwendet, der Dolomit enthalten kann. Durch das Brennen und Löschen entstehen reine Salze (CaCO3 und MgCO3). Die Löslichkeit des Magnesits (1,76 g/l) ist deutlich höher als die des reinen Calcits (0,014 g/l) oder des Dolomits (0,078 g/l). Tritt in dem Baustoff Feuchte auf, können die Magnesiumverbindungen gelöst werden und bei dem Entzug der Feuchtigkeit wieder als Salze ausfallen. Hierbei können die Sulfate gebildet werden, insbesonders wenn durch die Verwendung gipshaltiger Produkte am selben Objekt die Sulfationen zur Verfügung gestellt werden.

CaMg[CO3]2 -> CaCO3 + MgCO3

MgCO3 + n H2O -> Mg2+ aq + CO32- aq

Mg2+ + SO42- -> MgSO4

  • Magnesiabinder:

Magnesiabinder beinhaltet ebenfalls Magnesiumverbindungen, die hygroskopische Salze bilden können. Diese stellen eine Magnesiumquelle dar und können in Verbindung mit Sulfationen zu Magnesiumsulfaten umgebildet werden.

  • Zement:

Auch in Zement ist Magnesium enthalten. Um Schäden vorzubeugen ist in Zement laut DIN 1164 nur ein Höchstgehalt von 5M% zugelassen, weil das Magnesium auch aus dem Zement herausgelöst werden und Sulfate bilden kann. Eine weitere Quelle für Magnesiumionen in einer Lösung kann Streusalz sein, weil dieses oft geringe Mengen von Magnesiumchlorid enthält. Des weiteren können auch Ionen aus der Bodenlösung ein Problem darstellen, sofern diese durch kapillaren Aufstieg an die Oberfläche transportiert werden.

Lösungsverhalten[Bearbeiten]

Abbildung 1: Löslichkeiten im System MgSO4-H2O in Abhängigkeit der Temperatur. Aufgetragen ist die Molalität m [n(MgSO4•xH2O)•kg(H2O)-1] gegen die Temperatur, wobei die Gleichgewichte der verschiedenen Hydratformen durch unterschiedliche Farben der Kurven gekennzeichnet sind. Gestrichelte Kurven markieren metastabile Gleichgewichte. Neben den Löslichkeiten sind ebenfalls Gefrier- und Siedepunkte angegeben. Nach [Steiger.etal:2011a]Titel: Decomposition reactions of magnesium sulfate hydrates and phase equilibria in the MgSO4-H2O and Na+-Mg2+-Cl--SO42--H2O systems with implications for Mars
Autor / Verfasser: Steiger, M.; Linnow, K.; Ehrhardt, D.; Rohde, M.
Link zu Google Scholar
.


Die Wasserlöslichkeit von Kieserit ist 4.108 mol/kg bei einer Temperatur von 100 °C [Steiger.etal:2011a]Titel: Decomposition reactions of magnesium sulfate hydrates and phase equilibria in the MgSO4-H2O and Na+-Mg2+-Cl--SO42--H2O systems with implications for Mars
Autor / Verfasser: Steiger, M.; Linnow, K.; Ehrhardt, D.; Rohde, M.
Link zu Google Scholar
, damit zählt es, wie alle beschriebenen Magnesiumsulfathydratformen, mit einer Löslichkeit von deutlich über 100 g/l (bei 20 °C) zur Gruppe der leichtlöslichen Salze. Damit ist im Prinzip eine große Mobilität des Salzes und eine häufige Verlagerung der Anreicherungszonen im Materialgefüge verbunden. Mit dem Temperatureifluss auf die Löslichkeit kann die Gefahr eines Ausfallens gelöster Salze bei raschem Temperaturabfall verbunden sein [Mainusch:2001]Titel: Erstellung einer Materialsammlung zur qualitativen Bestimmung bauschädlicher Salze für Fachleute der Restaurierung
Autor / Verfasser: Mainusch, Nils
Link zu Google Scholar
]

Hygroskopizität[Bearbeiten]

Die geringe Hygroskopizität des Reinsalzes Kieserit, die in dem hohen Wert der Gleichgewichtsfeuchte im Bereich von 42% r.F. deutlich wird, kann nicht isoliert betrachtet werden.


Abbildung 2: Deliqueszenzverhalten des Systems MgSO4-H2O in Abhängingkeit der Temperatur. Aufgetragen ist die Wasseraktivität aw gegen die Temperatur. Gleichgewichtsfeuchten und Deliqueszenzfeuchten der verschiedenen Phasen sind durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet. Gestrichelte Kurven markieren metastabile Gleichgewichte. Nach [Steiger.etal:2011a]Titel: Decomposition reactions of magnesium sulfate hydrates and phase equilibria in the MgSO4-H2O and Na+-Mg2+-Cl--SO42--H2O systems with implications for Mars
Autor / Verfasser: Steiger, M.; Linnow, K.; Ehrhardt, D.; Rohde, M.
Link zu Google Scholar
.


In Mischsystemen, d.h. unter dem Einfluss von Fremdionen, liegt der Sorptionspunnkt tiefer. Die Möglichkeit der hygroskopischen Feuchteaufnahme mit den damit verbundenen Problematiken ist trotz des hohen Deliqueszenzpunktes durchaus gegeben. [Mainusch:2001]Titel: Erstellung einer Materialsammlung zur qualitativen Bestimmung bauschädlicher Salze für Fachleute der Restaurierung
Autor / Verfasser: Mainusch, Nils
Link zu Google Scholar
]

Hydratationsverhalten[Bearbeiten]

Als stabile Verbindungen sind die oben aufgelisteten sechs Hydratstufen des Magnesiumsulfates belegt. Mit der Ausnahme des Magnesiumsulfat-12-Hydrates wurden alle oben aufgeführten Kristallwasserstufen des Magnesiumsulfates an Baudenkmalen nachgewiesen, wobei im wesentlichen jedoch nur Epsomit, Hexahydrit, Pentahydrit und Kieserit auftreten.

Kieserit ist das Magnesiumsulfat Monohydrat. Es kann durch die Dehydratisierung von Magnesiumsulfathydraten entstehen. Bei der Umwandlung kommt es zu einer Volumenabnahme durch die Abgabe von Wasser. Mit zunehmender relativer Luftfeuchte nimmt auch der Hydratwassergehalt innerhalb des Magnesiumsulfates zu. Bei Raumtemperatur (25°C) ist Kieserit bis zu einer RF von ca. 42 % stabil, darüber findet die Umwandlung zu Hexahydrit oder Epsomit statt. Hexahydrit ist bis unterhalb von 51 % RF stabil, darüber bildet sich Epsomit. Die Phasenumwandlung kann direkt erfolgen oder über die Lösung und Rekristallisation. Hierbei kommt es zur metastabilen Existenz der wasserärmeren Phase bis zu ihrer Deliquiszenzfeuchte. Oberhalb dieser RF löst sich die Phase und es entsteht eine überkritische Lösung, aus der die hydratisierte Phase auskristallisiert[Steiger.etal:2008]Titel: Crystallization of sodium sulfate phases in porous materials: The phase diagram Na2SO4 -H2O and the generation of stress
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Asmussen, Sönke
Link zu Google Scholar
.

Umwandlungsreaktionen[Bearbeiten]

siehe Magnesiumsulfat

Analytischer Nachweis[Bearbeiten]

Mikrochemie[Bearbeiten]

Siehe Magnesiumsulfat

Mikroskopie[Bearbeiten]

Polarisationsmikroskopische Untersuchung:

Bei der Untersuchung mit Hilfe des Polarisationsmikroskopes ist zu beachten, dass bei normalen Raumbedingungen, einer Temperatur von ca. 20 °C und einer Relativen Luftfeuchte von ca. 40 %, Hexahydrit die stabile Phase ist. Aufgrund dessen muss für die Kristallisation vorn Kieserit das Raumklima verändert werden.

Da es sich um ein optisch anisotropes Mineral handelt, zeigt es eine Doppelbrechug bei gekreuzten Polarisatoren. Seine Interferenzfarben sind niedrig innerhalb der ersten Ordnung. Die Brechungsindizes liegen bei α=1,520 β=1,533 γ=1,584 mit einer Doppelbechung von 0,01. Die Brechungsindizes sind verglichen mit anderen Sulfaten, sowie im Vergleich mit anderen Salzen relativ hoch. Die Doppelbrechung ist bei den Sulfaten im unteren Bereich und verglichen mit Nitraten sehr niedrig.


Einzelnachweise[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

[Broul.etal:1981]Elsevier (Hrsg.) Broul M., Nyvlt J.; Soehnel O. (1981): Solubility in organic two component systems, ElsevierLink zu Google Scholar
[Dana:1951]Dana E.S. (Hrsg.) Dana J.D. (1951): Dana's System of Mineralogy, 7, Wiley & SonsLink zu Google Scholar
[Friedrich.etal:1961]Friedrich K., Kuhn R., Strunz H. (1961): Identität von Wathlingenit mit Kieserit. In: Kali Steinsalz, 3 (7), 221-227Link zu Google Scholar
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