Die Dichte ist ein wichtiges physikalisches Merkmal bei der Mineralbestimmung. Sie beschreibt das Verhältnis zwischen der Masse und dem Volumen eines Minerals und wird üblicherweise in g/cm³ angegeben.
Die Dichte eines Minerals lässt sich auch einfach zu Hause bestimmen. Dafür benötigt man lediglich eine ausreichend genaue elektronische Waage, ein Gefäß mit Wasser und einen dünnen Faden. Besonders geeignet ist die hydrostatische Wägung nach dem archimedischen Prinzip.
Was ist die Dichte eines Minerals?
Die Dichte (ρ, griechisch: Rho) wird mit folgender Formel berechnet:
ρ = m / V
Dabei bedeuten:
- ρ – Dichte in g/cm³
- m – Masse in Gramm (g)
- V – Volumen in Kubikzentimetern (cm³)
Ein Mineral mit einer Masse von 30 g und einem Volumen von 10 cm³ besitzt beispielsweise eine Dichte von 3,0 g/cm³.
Dichtebestimmung durch hydrostatische Wägung
Die hydrostatische Wägung ist eine praktische Methode zur Dichtebestimmung. Sie beruht auf dem archimedischen Prinzip: Ein vollständig eingetauchter Körper erfährt eine Auftriebskraft, die der Gewichtskraft des verdrängten Wassers entspricht.
Für die Messung zu Hause benötigt man:
- Eine elektronische Feinwaage, möglichst mit einer Auflösung von 0,01 g
- Ein Glas oder Becherglas mit Wasser
- Einen dünnen Faden oder feinen Draht
- Eine geeignete Halterung für die Mineralprobe
Für Wasser mit einer Dichte von näherungsweise 1 g/cm³ gilt:
ρ ≈ mLuft / (mLuft − mWasser) × 1 g/cm³
mLuft ist die Masse der trockenen Probe an der Luft. mWasser ist ihre scheinbare Masse bei vollständigem Eintauchen in Wasser.
Schritt-für-Schritt-Anleitung
1. Mineralprobe vorbereiten
Die Probe sollte sauber, trocken und möglichst kompakt sein. Poröse, wasserlösliche oder wasserempfindliche Minerale sind für diese Methode nicht geeignet.
2. Masse an der Luft bestimmen
Die trockene Mineralprobe auf die Feinwaage legen und ihre Masse notieren. In unserem Beispiel beträgt sie 50,00 g.
3. Scheinbare Masse im Wasser bestimmen
Die Probe an einem dünnen Faden aufhängen und vollständig in Wasser eintauchen. Sie darf weder den Boden noch die Wände des Gefäßes berühren.
Für eine direkte Messung der scheinbaren Masse im Wasser muss die Probe an einer geeigneten Halterung mit der Waage verbunden sein. Eine alternative Messanordnung verwendet ein mit Wasser gefülltes Gefäß auf der Waage und ermittelt die Masse des verdrängten Wassers. Beide Verfahren dürfen bei der Berechnung nicht verwechselt werden.
In unserem Beispiel beträgt die scheinbare Masse der Probe im Wasser 30,00 g.
4. Dichte berechnen
Die gemessenen Werte werden in die Formel eingesetzt:
ρ ≈ 50 / (50 − 30) × 1 g/cm³ = 2,5 g/cm³
Die Mineralprobe besitzt somit eine Dichte von ungefähr 2,5 g/cm³.
Wichtig: Luftblasen, ein dicker Faden, eine instabile Halterung oder eine ungenaue Waage können das Ergebnis verfälschen. Die erforderliche Messgenauigkeit hängt auch von der Größe der Probe ab.
Dichtewerte ausgewählter Minerale
| Mineral | Dichte (g/cm³) |
|---|---|
| Quarz | 2,65 |
| Calcit | 2,71 |
| Fluorit | 3,18 |
| Pyrit | 4,9–5,2 |
| Hämatit | 5,2–5,3 |
| Galenit (Bleiglanz) | 7,4–7,6 |
Die Werte sind typische Richtwerte. Einschlüsse, Poren und Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung können die gemessene Dichte beeinflussen.
Dichte und spezifisches Gewicht – der Unterschied
Die Begriffe Dichte und spezifisches Gewicht werden im Mineralienhandel gelegentlich gleichgesetzt. Physikalisch sind sie jedoch nicht identisch.
Die Dichte beschreibt die Masse pro Volumen. Das spezifische Gewicht bezeichnet die Gewichtskraft pro Volumen. In der Mineralogie wird außerdem die relative Dichte (englisch: specific gravity) verwendet, also das Verhältnis der Dichte eines Minerals zur Dichte von Wasser bei einer festgelegten Temperatur.
Fazit
Die Dichtebestimmung ist eine einfache und hilfreiche Methode, um ähnlich aussehende Minerale voneinander zu unterscheiden. Mit einer genauen elektronischen Waage und wenigen Hilfsmitteln lässt sie sich auch zu Hause durchführen.
Für eine zuverlässige Mineralbestimmung sollte die Dichte immer zusammen mit weiteren Merkmalen wie Härte, Strichfarbe, Glanz und Spaltbarkeit beurteilt werden.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Ratgeber Mineralien bestimmen – Merkmale und Methoden der Mineralbestimmung sowie im Mineralien-Lexikon.
