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Natrochalcit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Sulfate und Verwandte siehe Klassifikation Er kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung NaCu2 SO4 2 OH H2O 2 3 und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Natrium Kupfer Sulfat mit einem zusatzlichen Hydroxidion NatrochalcitBis zu 7 mm grosse smaragdgrune Natrochalcitkristalle aus der Mina de Chuquicamata bei Calama Provinz El Loa Region de Antofagasta Chile Stufengrosse 7 3 cm 5 5 cm 4 5 cm Allgemeines und KlassifikationIMA Symbol Nch 1 Chemische Formel NaCu2 SO4 2 OH H2O 2 3 NaCu2 SO4 2 OH 2H2O 4 NaCu2 OH SO4 2 H2O 5 NaCu2 H3O2 SO4 6 Na Cu2 2 OH H2O SO4 2 7 Mineralklasse und ggf Abteilung Sulfate Selenate Tellurate Chromate Molybdate und Wolframate System Nummer nach Strunz 8 Aufl Lapis Systematik nach Strunz und Weiss Strunz 9 Aufl Dana VI D 18 VI D 18 030 7 DF 15 31 08 01 01Ahnliche Minerale Kaliochalcit 8 Kristallographische DatenKristallsystem monoklinKristallklasse Symbol monoklin prismatisch 2 mRaumgruppe C2 m Nr 12 Vorlage Raumgruppe 12Gitterparameter a 8 809 A b 6 187 A c 7 509 Ab 118 74 2 Formeleinheiten Z 2 2 Haufige Kristallflachen 111 110 221 001 9 Physikalische EigenschaftenMohsharte 4 5 VHN 280 kg mm2 Dichte g cm3 3 49 gemessen 3 54 berechnet Spaltbarkeit sehr vollkommen nach 001 Bruch Tenazitat uneben sprode 10 Farbe hell smaragdgrun im durchfallenden Licht grunStrichfarbe blassgrunlich bis grunlichweissTransparenz durchscheinend bis durchsichtigGlanz GlasglanzKristalloptikBrechungsindizes na 1 649 9 nb 1 655 9 ng 1 714 9 Doppelbrechung d 0 065 9 Optischer Charakter zweiachsig positiv 3 Achsenwinkel 2V 36 48 gemessen 3 38 berechnet 4 Weitere EigenschaftenChemisches Verhalten leicht loslich in Sauren aber nur sehr langsam loslich in WasserNatrochalcit entwickelt an seiner Typlokalitat nach 111 steilpyramidale Kristalle bis zu 1 cm Grosse sowie kristalline Krusten und faserige Aggregate Die Typlokalitat des Minerals ist die 15 km von Calama entfernte porphyrische Kupferlagerstatte der Mina de Chuquicamata Provinz El Loa Region Antofagasta Chile die einen der grossten Kupfertagebaue der Welt bildet Inhaltsverzeichnis 1 Etymologie und Geschichte 2 Klassifikation 3 Chemismus 4 Kristallstruktur 5 Eigenschaften 5 1 Morphologie 5 2 Physikalische und chemische Eigenschaften 6 Bildung und Fundorte 7 Verwendung 8 Siehe auch 9 Literatur 10 Weblinks 11 EinzelnachweiseEtymologie und Geschichte Bearbeiten nbsp Chile Exploration Co in Chuquicamata am 12 April 1925 nbsp Von Natrochalcit begleiteter Krohnkit aus Chuquicamata Chile Stufengrosse 2 8 cm 2 1 cm 1 8 cm Anfang des vorigen Jahrhunderts erhielt das mineralogische Laboratorium der Harvard University von der Foote Mineral Company in Philadelphia Material zur naheren Untersuchung welches aus der Gegend von Chuquicamata bei Calama Region de Antofagasta Chile stammte Spater als sich durch die intensive Untersuchung ergab dass ein Teil der Minerale vermutlich neu war und das wissenschaftliche Interesse an diesem Material deutlich wurde uberliess der Manager der Foote Mineral Co das gesamte Material generoserweise vollstandig der Harvard University Unter den untersuchten Mineralen befanden sich hell smaragdgrune Kristalle eines Minerals welches 1908 von Charles Palache und Charles H Warren im US amerikanischen Wissenschaftsmagazin American Journal of Science 9 sowie in einer deutschen Ubersetzung im deutschen Wissenschaftsmagazin Zeitschrift fur Krystallographie und Mineralogie 11 als Natrochalcit beschrieben wurde Die Benennung erfolgte nach der chemischen Zusammensetzung aus Natrium und dem altgriechischen Wort xalkos chalkos fur Kupfer 9 Das Material war wie Palache dreissig Jahre spater 12 konstatierte zwar durftig trotzdem konnte er an neuem Material die wesentlichen Erkenntnisse der Originalbeschreibung bestatigen Dieses neue Material stammte aus Funden von O W Jarrell und gelangte Mitte der 1930er Jahre an die Harvard University Natrochalcit war auch der erste Vertreter der Tsumcoritgruppe die gelegentlich auch als Natrochalcitgruppe 13 14 beschrieben wird Das namengebende Mineral Tsumcorit wurde zwar erst 1964 entdeckt und erst 1971 beschrieben jedoch erwies sich die Struktur der Natrochalcits als identisch mit der des Tsumcorits Das Typmaterial fur Natrochalcit zwei Cotypen wird unter den Katalognummern 97537 und 97538 in der Sammlung des Mineralogical amp Geological Museum der Harvard University in Cambridge Massachusetts USA aufbewahrt 3 15 Nicht verwechseln darf man Natrochalcit mit Natrocalcit Mit diesen Namen haben Christian Samuel Weiss eine Varietat von Gaylussit 16 und Georg Uttinger koniglich bairischer Bergamts Verweser zu Sonthofen eine Varietat von Datolith 17 bezeichnet Klassifikation BearbeitenDie aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association IMA zahlt den Natrochalcit zur Tsumcoritgruppe mit der allgemeinen Formel Me 1 Me 2 2 XO4 2 OH H2O 2 18 in der Me 1 Me 2 und X unterschiedliche Positionen in der Struktur der Minerale der Tsumcoritgruppe mit Me 1 Pb2 Ca2 Na K und Bi3 Me 2 Fe3 Mn3 Cu2 Zn2 Co2 Ni2 Mg2 und Al3 und X As5 P5 V5 und S6 reprasentieren Zur Tsumcoritgruppe gehoren neben Natrochalcit noch Cabalzarit Cobaltlotharmeyerit Cobalttsumcorit Ferrilotharmeyerit Gartrellit Helmutwinklerit Kaliochalcit Krettnichit Lotharmeyerit Lukrahnit Manganlotharmeyerit Mawbyit Mounanait Nickellotharmeyerit Nickelschneebergit Nickeltsumcorit Phosphogartrellit Rappoldit Schneebergit Thometzekit Tsumcorit Yancowinnait und Zinkgartrellit Bereits in der mittlerweile veralteten aber noch gebrauchlichen 8 Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehorte der Natrochalcit zur Mineralklasse der Sulfate einschliesslich Selenate Tellurate Chromate Molybdate und Wolframate und dort zur Abteilung der Wasserfreie Sulfate mit fremden Anionen wo er zusammen mit Kainit Uklonskovit und Vonbezingit die Kainit Natrochalcit Gruppe mit der System Nr VI D 18 bildete Die seit 2001 gultige und von der International Mineralogical Association IMA verwendete 9 Auflage der Strunz schen Mineralsystematik ordnet den Natrochalcit ebenfalls in die Abteilung der Sulfate Selenate usw mit zusatzlichen Anionen mit H2O ein Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Grosse der beteiligten Kationen so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung Mit grossen und mittelgrossen Kationen zu finden ist wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe mit der System Nr 7 DF 15 bildet Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebrauchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Natrochalcit in die Klasse der Sulfate Chromate und Molybdate und dort in die Abteilung der Wasserhaltigen Sulfate mit Hydroxyl oder Halogen ein Hier ist er das einzige Mitglied der unbenannten Gruppe 31 08 01 innerhalb der Unterabteilung der Wasserhaltigen Sulfate mit Hydroxyl oder Halogen mit A B2 XO4 Zq x H2O Chemismus BearbeitenVier Mikrosondenanalysen an Natrochalcit ergaben Mittelwerte von 42 23 CuO 40 88 SO3 9 19 Na2O 0 09 MgO 0 22 F 0 13 SiO2 0 07 ZnO 0 13 K2O 0 02 Al2O3 0 02 MnO 0 02 FeO 0 04 P2O5 und 0 03 CaO Aus ihnen errechnete sich die empirische Formel Na1 00Cu2 02 S0 995O4 2 OH H2O welche zu NaCu2 SO4 2 OH H2O idealisiert wurde 19 Diese Idealformel erfordert Gehalte von 6 99 Na2O 42 74 CuO 43 01 SO3 sowie 7 26 H2O 3 Zwar wurde bereits 1989 durch Mikrosondenanalysen an Natrochalcitkristallen aus der Mina Santiagina Sierra Gorda Chile Smithsonian Institution R7941 eine Substitution von Natrium durch Kalium im Rahmen von 2 bis zu 7 festgestellt 2 jedoch wurde erst im Jahre 2014 der Kaliochalcit das kaliumdominante Analogon zum natriumdominierten Natrochalcit beschrieben 8 Da auch das intermediare Kalium Natrium Sulfat K0 5Na0 5 Cu2 SO4 2 OH H2O als synthetische Verbindung bekannt ist 20 besteht zumindest theoretisch die Moglichkeit einen vollstandigen Mischkristallreihe zwischen Natrochalcit und Kaliochalcit Daneben existieren zahlreiche synthetische Aquivalente wie Me Cu2 OH zO4 H2O mit Me Na K Rb und z S Se 21 sowie Ag Cu2 OH SO4 2 H2O und Me Cu2 OH SeO4 2 H2O mit Me Ag Tl NH4 2 Kristallstruktur BearbeitenNatrochalcit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe C2 m Raumgruppen Nr 12 Vorlage Raumgruppe 12 mit den Gitterparametern a 8 809 A b 6 187 A c 7 509 A und b 118 74 sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle 3 Die Kristallstruktur des Natrochalcits wird aus Schichten parallel 001 gebildet die aus Linarit artigen Ketten bestehen welche durch gemeinsame Ecken von SO4 Tetraedern einer Kette mit CuO4 OH H2O Oktaedern der benachbarten Kette verbunden sind Diese Schichten sind durch NaO8 Polyeder und Wasserstoffbruckenbindungen miteinander verknupft 7 Giester amp Zemann 1987 zufolge sollen die wasserstoffhaltigen Spezies in den Zwischenraumen als H3O2 geschrieben werden Auch nach Anton Beran Gerald Giester und Eugen Libowitzky bzw Eugen Libowitzky und Anton Beran enthalt Natrochalcit eine H3O2 Gruppe siehe dazu auch die nebenstehende Zeichnung die uber zwei Sauerstoffatome mit Kupferatomen verbunden ist Wahrend jedes Sauerstoffatom eines Sulfattetraeders als ein ausserer Protonenakzeptor wirkt sind die beiden Sauerstoffatome der H3O2 Gruppe sowohl Donator als auch Akzeptor fur die sehr starke zentrale innere peudosymmetrische Wasserstoffbindung 6 Die Ergebnisse FTIR spektroskopischer Untersuchungen des Wasserstoff Bruckenbindungssystems der H3O2 Gruppe weisen auf einen nichtzentrosymmetrischen Aufbau dieser H3O2 Gruppe hin und bestatigen das Auftreten einer sehr starken Wasserstoffbrucke mit einer aufgespaltenen Position des Wasserstoffatoms 20 nbsp Struktur von Natrochalcit projiziert auf 010 nbsp Struktur der Vertreter der Tsumcorit Gruppe am Beispiel von Natrochalcit nbsp Wasserstoffbrucken bindungen im NatrochalcitNatrochalcit ist isotyp isostrukturell zu den monoklinen Vertretern der Tsumcoritgruppe wie Tsumcorit und Lotharmeyerit sowie zu den oben erwahnten synthetischen Aquivalenten Eigenschaften BearbeitenTracht und Habitus von Natrochalcit Kristallen gleiche Farben reprasentieren gleiche Flachenformen nbsp flachenarmer Natrochalcit Kristall nbsp flachenreicher Natrochalcit Kristall Morphologie Bearbeiten Natrochalcit entwickelt an der Typlokalitat nach 111 steilpyramidale Kristalle von maximal 1 cm Grosse an denen die trachtbestimmenden Prismen 111 110 und 221 sowie das Basispinakoid 001 identifiziert worden sind siehe dazu die nebenstehenden Kristallzeichnungen Die Kristalle sind meist so auf dem Muttergestein aufgewachsen dass Teile der Prismen zur Ausbildung kommen und eine oszillierende Streifung parallel den Kanten zwischen 111 und 221 auftritt Die Kristalle des Natrochalcits finden sich entweder isoliert und dann auch als Doppelender oder in fest anhaftenden Krusten auf dem weissen Ganggestein 9 Weitere beobachtete Flachenformen sind das Pinakoid 010 und die Prismen 112 331 1 11 und 2 11 9 An spater gefundenen Kristallen wurden ferner das Pinakoid 100 sowie die Prismen 2 11 und 7 12 nachgewiesen 12 Wahrend die Flachenformen 111 und 110 gewohnlich gut ausgebildet sind sind die Flachen der anderen Formen meist nur klein und oft auch nicht in ihrer vollstandigen Anzahl vorhanden 9 Neben den erwahnten krustenformigen Aggregaten findet sich Natrochalcit ferner in faserigen Aggregaten die ahnlich wie Fasergips oder faseriger Coelestin in bis zu 2 cm machtigen Gangchen senkrecht zu den Salbandern entwickelt sind 12 3 Physikalische und chemische Eigenschaften Bearbeiten Die Kristalle des Natrochalchits sind hell smaragdgrun 9 ihre Strichfarbe ist dagegen blassgrunlich 3 bis grunlichweiss 4 Die Oberflachen der durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen einen glasartigen Glanz 9 auf was gut mit den Werten fur die Lichtbrechung na 1 649 ng 1 714 9 ubereinstimmt Unter dem Mikroskop zeigt das Mineral im durchfallenden Licht grune Farbtone ohne jeden Pleochroismus 3 Natrochalcit besitzt eine sehr vollkommene Spaltbarkeit nach 001 9 Aufgrund seiner Sprodigkeit bricht er aber ahnlich wie Amblygonit wobei die Bruchflachen uneben ausgebildet sind 10 Mit einer Mohsharte von 4 5 gehort das Mineral zu den mittelharten Mineralen steht damit zwischen den Referenzmineralen Fluorit Harte 4 und Apatit Harte 5 und lasst sich wie diese mehr Fluorit oder weniger Apatit leicht mit dem Taschenmesser ritzen 9 Die gemessene Dichte fur Natrochalchit betragt 3 49 g cm 12 die berechnete Dichte 3 54 g cm 3 Vor dem Lotrohr verknistert das Mineral und schmilzt sehr leicht zu einer schwarzen Perle Im geschlossenen Rohrchen gibt Natrochalcit saures Wasser ab und schmilzt zu einem dunklen Email Es ist leicht loslich in Sauren aber nur sehr langsam loslich in H2O 9 Bildung und Fundorte Bearbeiten nbsp Smaragdgrune Natrochalcit Kristalle bis 6 mm Grosse auf porphyrischer Matrix nbsp Natrochalcit auf Matrix Sichtfeld 4 mm Natrochalcit ist ein typisches Sekundarmineral welches sich in ariden Klimaten in der Oxidationszone von Kupfer Lagerstatten bildet An der Typlokalitat Chuquicamata fand sich der Natrochalcit zuerst in einem abgebauten und aufgelassenen Erzgang auf Quarz Serizit Matrix oder vollstandig eingebettet in Chalkanthit 9 Spater als der riesige Tagebau von Chuquicamata entstand wurde das Mineral neben schonen Stufen auch in faserigen Gangausfullungen gefunden 12 Parageneseminerale aus dem Originalfund in Chuquicamata sind Brochantit Atacamit und Chalkanthit jedoch kein Krohnkit 9 Im zweiten beschriebenen Fund war Natrochalcit verwachsen mit Antlerit Gips und Krohnkit 12 sowie Blodit 3 Als weitere Begleitminerale werden Leightonit Paratacamit und gediegen Kupfer angegeben 4 Als sehr seltene Mineralbildung konnte Natrochalcit bisher Stand 2018 nur von sieben Fundstellen beschrieben werden 22 23 Als Typlokalitat gilt die klassische Porphyrische Kupferlagerstatte englisch Porphyry Copper Deposit der Mina de Chuquicamata bei Calama Provinz El Loa Region de Antofagasta Chile Weitere sich ebenfalls in Chile befindende Fundstellen sind das ostlich von Baquedano liegende Kupferbergwerk der Mina Fortuna sowie die 93 km ostnordostlich von Antofagasta liegende seit 1998 in Forderung stehende porphyrische Kupferlagerstatte Mina Lomas Bayas beide in der Provinz de Antofagasta Region de Antofagasta 23 Mit der Mina Santiagina in der Sierra Gorda 2 existiert noch ein weiterer Fundort in Chile der von den einschlagigen Fundortzusammenstellungen 23 aber nicht genannt wird Moglicherweise handelt es sich um die Mina Bella Santiaguina ein altes im Sierra Gorda District und ebenfalls in der Provinz de Antofagasta liegendes Kupferbergwerk Natrochalcit fand sich ferner in verschiedenen Fumarolen am Zweiten Aschenkegel am nordlicher Durchbruch der Grossen Spalteneruption Great Fissure Vulkan Tolbatschik Koordinaten des Vulkans Tolbatschik 45 83 160 33 Region Kamtschatka Foderationskreis Ferner Osten Russland 8 In den Vereinigten Staaten wurde das Mineral im Ag Pb Cu Zn Mo Fluorit Bergwerk der Empire Mine bei Tombstone im Tombstone District Tombstone Hills Cochise County in Arizona sowie im ehemaligen U Cu Bergwerk der Blue Lizard Mine Red Canyon White Canyon District San Juan Co Utah geborgen 23 Einziger europaischer Fundort fur Natrochalcit ist die Cantiere Vallone der Miniera di Capo Calamita bei Capoliveri Insel Elba Provinz Livorno Region Toskana in Italien Vorkommen von Natrochalcit in Deutschland in Osterreich oder in der Schweiz sind damit nicht bekannt 23 Verwendung BearbeitenAufgrund seiner Seltenheit ist Natrochalcit nur fur den Mineralsammler von Interesse Die anionische Schichtstruktur Cu2 OH H2O SO4 2 mit Ladungsausgleich durch Na bei der es sich um ein synthetisches Aquivalent von Natrochalcit handelt wird aber als Anodenmaterial fur sowohl Lithium Ionen Akkumulatoren als auch Natrium Ionen Akkumulatoren diskutiert 24 Siehe auch BearbeitenSystematik der Minerale Liste der MineraleLiteratur BearbeitenCharles Palache Charles H Warren Kroehnkite natrochalcite a new mineral and other sulphates from Chile In American Journal of Science Band 26 1908 S 342 348 doi 10 2475 ajs s4 26 154 342 Charles Palache Kroehnkite and natrochalcite from Chile In American Journal of Science Band 237 1939 S 447 455 doi 10 2475 ajs 237 7 447 Natrochalcite In John W Anthony Richard A Bideaux Kenneth W Bladh Monte C Nichols Hrsg Handbook of Mineralogy Mineralogical Society of America 2001 handbookofmineralogy org PDF 67 kB abgerufen am 24 Januar 2018 Hans Jurgen Rosler Lehrbuch der Mineralogie 4 durchgesehene und erweiterte Auflage Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie VEB Leipzig 1987 ISBN 3 342 00288 3 S 680 Friedrich Klockmann Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie Hrsg Paul Ramdohr Hugo Strunz 16 Auflage Enke Stuttgart 1978 ISBN 3 432 82986 8 S 616 Erstausgabe 1891 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Natrochalcite Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Mineralienatlas Natrochalcit Wiki Mindat Natrochalcit englisch Webmineral Natrochalcit englisch RRUFF Database of Raman spectroscopy Natrochalcit englisch American Mineralogist Crystal Structure Database Natrochalcit englisch Einzelnachweise Bearbeiten Laurence N Warr IMA CNMNC approved mineral symbols In Mineralogical Magazine Band 85 2021 S 291 320 doi 10 1180 mgm 2021 43 englisch cambridge org PDF 320 kB abgerufen am 5 Januar 2023 a b c d e f Gerald Giester The crystal structures of Ag Cu2 OH SO4 2 H2O and Me Cu2 OH SeO4 2 H2O Me Ag Tl NH4 four new representatives of the natrochalcite type with a note on natural natrochalcite In Zeitschrift fur Kristallographie Band 187 Nr 3 4 1989 S 239 247 doi 10 1524 zkri 1989 187 3 4 239 a b c d e f g h i j k l Natrochalcite In John W Anthony Richard A Bideaux Kenneth W Bladh Monte C Nichols Hrsg Handbook of Mineralogy Mineralogical Society of America 2001 handbookofmineralogy org PDF 67 kB abgerufen am 24 Januar 2018 a b c d Mindat Natrochalcit Hugo Strunz Ernest H Nickel Strunz Mineralogical Tables 9 Auflage E 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Krause Klaus Belendorff Heinz Jurgen Bernhardt Catherine McCammon Herta Effenberger Werner Mikenda Crystal chemistry of the tsumcorite group minerals New data on ferrilotharmeyerite tsumcorite thometzekite mounanaite helmutwinklerite and a redefinition of gartrellite In European Journal of Mineralogy Band 10 Nr 2 1998 S 179 206 doi 10 1127 ejm 10 2 0179 RRUFF Natrochalcit a b Anton Beran Gerald Giester Eugen Libowitzky The hydrogen bond system in natrochalcite type compounds an FTIR spectroscopic study of the H3O unit In Mineralogy and Petrology Band 61 Nr 1 4 1997 S 223 235 doi 10 1007 BF01172486 Gerald Giester Josef Zemann The crystal structure of the natrochalcite type compounds Me Cu2 OH zO4 2 H2O Me Na K Rb z S Se with special reference to the hydrogen bonds In Zeitschrift fur Kristallographie Band 179 Nr 1 4 1989 S 431 442 doi 10 1524 zkri 1987 179 14 431 rruff info PDF 484 kB abgerufen am 24 Januar 2018 Mindat Anzahl der Fundorte fur Natrochalcit a b c d e Fundortliste fur Natrochalcit beim Mineralienatlas und bei Mindat Zhen Liu Huajun Zhou Simon S Ang Jian Jun Zhang Evaluation of Low cost Natrochalcite Na Cu2 OH H2O SO4 2 as an Anode Material for Li and Na ion Batteries In Electrochimica Acta Band 211 2016 S 619 626 doi 10 1016 j electacta 2016 05 129 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Natrochalcit amp oldid 232943137