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2.4.2 Mechanische Eigenschaften
liche Strukturen besitzen. Modifikationen oder
Minerale, die bei höherem Druck gebildet wer-
den,habeneinedichtereStrukturalssolche,
die bei hoher Temperatur stabil sind - man
denkenurandieSiO
2
-Polymorphe oder an
Graphit (Dichte: 2,16 g/cm
3
)undDiamant
(Dichte: 3,51 g/cm
3
) (Abb. 2.45). Infolgedessen
kann man die Dichte makroskopisch durch
U
=
m/V
oder mikroskopisch durch
U
=
MZ/V
°
N
A
definieren, wobei m die Masse, V das Volumen,
M
die Molmasse,
V
° das Volumen der Elemen-
tarzelle,
N
A
die Avogadrozahl 6,023 · 10
23
und
Z
die Anzahl der Formeleinheiten pro Elemen-
tarzellesind.DieDichtevonSubstanzenkann
für völlig unterschiedliche Dinge von Interesse
sein. Der Petrologe freut sich, wenn er einen
Hinweis auf unter hohem Druck in den Tiefen
der Erde gebildete Gesteine findet, der Nukle-
artechniker freut sich, wenn ein dichtes Mate-
rial wie Blei radioaktive Strahlung abschirmt,
und der Papierfabrikant freut sich, wenn er
besonders hochwertiges Papier durch Zugabe
von reinweißem, feinst gemahlenem Baryt zur
normalen Papiersubstanz herstellen kann
(man beachte, dass Papierqualität in g/m
2
angegeben wird, also in der Schwere eines Pa-
pierbogens, und dass durch Zugabe des sehr
dichten Baryts deutliche Steigerungen erreicht
werden können).
Bestimmte Minerale und Gesteine haben me-
chanische Eigenschaften, die sie sowohl aus
wissenschaftlicher, wie auch aus wirtschaftli-
cher Sicht interessant machen. In diesem Ab-
schnitt wollen wir uns mit den wichtigsten
mechanischen Eigenschaften beschäftigen, aus
denen Vorzüge oder Nachteile bestimmter Ma-
terialien erwachsen können. Dies sind die
Dichte, die Härte, die Spaltbarkeit, die Elastizi-
tät, die Kompressibilität und die Scherfestigkeit.
Die
Dichte
U
als der Quotient aus Masse und
Volumen einer Substanz ist uns aus dem tägli-
chen Leben geläufig. Der immer wieder Pein-
lichkeit hervorrufende Witz, in dem gefragt
wird, ob ein kg Federn oder ein kg Blei wohl
schwerer wäre, und bei dem regelmäßig das kg
Blei genannt wird (obwohl es sich doch in bei-
denFällenumeinkghandelt),illustriertdies
sehr schön: Jeder weiß, dass dieselbe Menge
(also dasselbe Volumen) Blei viel schwerer ist
alsdiesesVolumenvonFedern.DerGrundfür
unterschiedliche Dichte von Stoffen ist sehr
einfach und auch schon mehrfach genannt: die
Anordnung der Atome in der Kristallstruktur
bedingt, wieviel ein cm
3
davon wiegt. Selbst
chemisch identische Stoffe können sehr unter-
schiedliche Dichten haben, da sie unterschied-
2.45
Kristallstrukturen
der Kohlenstoffmodi-
fikationen Graphit und
Diamant. Graphit ist
schichtig, Diamant drei-
dimensional vernetzt
aufgebaut.
