Zusammenfassung
Chemisch sind die Karbonate Salze der Kohlensäure H2CO3. Strukturell ist ihnen ein inselartiger Anionenkomplex [CO3]2– gemeinsam. Die zugehörigen Kationen können dabei einen kleineren oder einen größeren Ionenradius besitzen als das Ca2+ mit 1,08 Å. Die Karbonate mit einem kleineren Kation wie z. B. Mg2+, Zn2+, Fe2+ oder Mn2+ kristallisieren ditrigonal-skalenoedrisch wie Calcit CaCO3 und haben Calcit-Struktur (Abb. 8.1). Demgegenüber kristallisieren die Karbonate mit größeren Kationen wie Sr2+, Pb2+ oder Ba2+ mit einem Radius >1,08 Å rhombisch, und die Strukturen ihrer Karbonate entsprechen derjenigen des Aragonits CaCO3. In der orthorhombischen Aragonit-Struktur haben diese größeren Kationen 9 O als nächste Nachbarn anstatt 6 O; es steht ihnen ein entsprechend größerer Raum in der Struktur zur Verfügung. Die hexagonale Vaterit-Struktur besteht aus Schichten von dicht gepackten [CO3]-Gruppen ⊥ (0001), die mit Schichten von [8]-koordiniertem Ca wechsellagern. Die Trimorphie des CaCO3, das in der Calcit-, Aragonit- oder Vaterit-Struktur kristallisieren kann, erklärt sich wesentlich aus der mittleren Größe des Ca2+ und seinem mittleren Raumbedarf.
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Weiterführende Literatur
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Okrusch, M., Matthes, S. (2014). Karbonate, Nitrate und Borate. In: Mineralogie. Springer-Lehrbuch. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34660-6_8
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