Pseudokubische Kryolithkristalle auf massivem Kryolith mit etwas Siderit (brauner Fleck unten links) aus der Ivigtut Mine, Grönland (Größe: 45 mm × 40 mm × 23 mm)
schon in der Kerzenflamme schmelzbar (Schmelzpunkt: 1012°C.)[14]; in konzentrierter H2SO4 löslich; wird bereits von atmosphärischer Feuchtigkeit angelöst[11]
Bergwerksanlagen in Ivittuut (Grönland) im Sommer 1940Massiver Kryolith aus der Ivigtut Mine. Das eisähnliche Aussehen resultiert in dem deutschen Trivialnamen „Eisstein“.
Das Mineral war den Grönländern bereits zu Beginn des 18. Jahrhunderts bekannt. Sie beschwerten damit ihre Zelte und Fischernetze und mischten es in pulverisierter Form ihrem Schnupftabak bei.[15] Erste Proben des Minerals kamen durch Missionare und/oder Grönlandfahrer nach Dänemark, wo sie 1795 erstmals vom Militärchirurgen und Assistenzprofessor einer naturforschenden Gesellschaft zu Kopenhagen Heinrich Christian Friedrich Schumacher – allerdings irrtümlich als Schwerspat – beschrieben wurde.[15] Als Typpublikation gilt die kurze Notiz von Peter Christian Abildgaard (1740–1801) im von Alexander Nicolaus Scherer herausgegebenen Allgemeinen Journal der Chemie von 1799:
„In der ordentlichen Versammlung der königl. Gesellschaft der Wissenschaften am 1. Februar dieses Jahres stattete Hr. Prof. Abildgaard einen Bericht […] ab. Zugleich theilte er auch eine Nachricht von einer vor wenigen Jahren aus Grönland nach Dänemark gebrachten besonders weißen spathartigen Miner mit. Einer damit angestellten Untersuchung zu folge bestand sie aus Thonerde und Flußspathsäure. Eine Verbindung, von welcher noch kein ähnliches Beyspiel im Mineralreich vorgekommen ist. Sie hat den Namen Chryolith erhalten, weil sie vor dem Löthrohre wie gefrorne Salzlauge schmilzt.“
Ein Jahr später erschien eine Übersetzung ins Französische im französischen Wissenschaftsmagazin Annales de Chimie.[16]
Abildgaard benannte das Mineral aufgrund seiner leichten Schmelzbarkeit nach altgriechischκρύοςkrýos, deutsch ‚Frost, Kälte‘, und altgriechischλίθοςlíthos, deutsch ‚Stein‘, als Kryolith. Der deutsche Trivialname „Eis-Stein“ – entstanden aufgrund des charakteristischen Aussehens wie massiges Eis – ist einer Fehlübersetzung des griechischen Wortes κρύος geschuldet, welches nicht „Eis“, sondern „Frost“ bedeutet. Das griechische Wort für Eis ist κρύσταλλοςkrýstallos.[11] Die Grönländer aus Ivittuut und Umgebung bezeichneten das Mineral als Orsugisat – aufgrund seiner äußerlichen Ähnlichkeit mit Seehundspeck, dessen Name „Orsok“ lautet.[4]
Es ist kein (Typ)-Material erhalten geblieben, welches in Zusammenhang mit den ersten Untersuchungen und Beschreibungen steht. Verschiedene Quellen[12][10] geben an, dass sich das Typmaterial für Kryolith in der Universität Kopenhagen in Kopenhagen in Dänemark befindet. Der Typmineralkatalog der International Mineralogical Association (IMA) verweist allerdings darauf, dass das Typmaterial (Cotypen) für Kryolith in der Sammlung des Muséum national d’histoire naturelle (deutschNationales Naturkundemuseum) in Paris in Frankreich und dort in der Galerie Nationale de Minéralogie et de Géologie aufbewahrt wird, wobei keine Katalognummern angegeben sind.[17] Aufgrund der Entdeckung und Erstbeschreibung vor 1959 (vor über 220 Jahren) zählt der Kryolith zu den anerkannten Mineralen mit Bestandsschutz, die von der IMA als Grandfathered bezeichnet werden[17][5] und keine eigentliche IMA-Nummer besitzen.
Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. III/B.03-30. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies ebenfalls der Abteilung „Doppelhalogenide“, wobei in den Gruppen III/B.01 bis 03 die Doppelhalogenide mit [BF4]1−, [SiF6]2− und [AlF6]3− eingeordnet sind. Kryolith bildet hier zusammen mit Bøgvadit, Calcjarlit, Colquiriit, Elpasolith, Fluornatrocoulsellit, Jarlit, Jørgensenit, Kryolithionit und Simmonsit eine eigenständige, aber unbenannte Gruppe.[7]
Die seit 2001 gültige und von der IMA verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Kryolith ebenfalls in die Klasse der „Halogenide“, dort allerdings in die Abteilung der „Komplexen Halogenide“ ein. Diese ist zudem weiter unterteilt nach der Art der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Insel-Aluminofluoride (Neso-Aluminofluoride)“ zu finden ist, wo es als alleiniger Namensgeber die „Kryolithgruppe“ mit der System-Nr. 3.CB.15 und den weiteren Mitgliedern Elpasolith und Simmonsit bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Kryolith in die Klasse der „Halogenide“ und dort in die Abteilung „Komplexe Halogenide – Aluminiumfluoride“ ein. Auch hier ist er namensgebend in der „Kryolithgruppe“ mit der System-Nr. 11.06.01 innerhalb der Unterabteilung „Komplexe Halogenide - Aluminiumfluoride mit verschiedenen Formeln“ zu finden.
„Ganz unerwartet hatte ich also hier, neben den bereits von Hrn. Prof. Abildgaard angezeigten beiden Bestandtheilen des Kryoliths, auch noch das Natrum, als dessen dritten wesentlichen Bestandtheil, aufgefunden, welche Entdeckung mir um so viel mehr Vergnügen gewährte, da es das erste mir vorgekommene Beispiel vom Dasein des Natrum, als Bestandtheil eines festen steinartigen Fossils, ist.“
Die erste genaue Analyse führte Jöns Jakob Berzelius[20][21] aus; er erhielt 54,07% F, 13,00% Al und 32,93% Na (Summe 100,00%).
Mittelwerte aus neun Mikrosonden-Analysen an Kryolith von der Typlokalität lieferten 33,31% Na; 13,96% Al und 53,97% F (Summe 101,25%).[22] Auf der Basis von sechs Fluoratomen wurde daraus die empirische Formel Na3,06Al1,09F6 ermittelt, die zu Na3,00Al1,00F6,00 vereinfacht werden kann.[22]
Berücksichtigt man die unterschiedliche strukturelle Position der Na-Atome, entspricht diese Formel auch der offiziellen Formel (Na2NaAlF6) der IMA für Kryolith.[5]
Die alleinige Elementkombination Na–Al–F, wie sie der offiziellen Formel der IMA für den Kryolith zu entnehmen ist, weisen unter den derzeit bekannten Mineralen (Stand 2022) nur Chiolith, Na5Al3F14 und der ungenügend charakterisierte, möglicherweise mit Chiolith identische Khodnevit, Na2AlF5, auf.[23]
Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung ist Kryolith das Na2-dominante Analogon zum K2-dominierten Elpasolith, K2NaAlF6, das Na-dominante Analogon zum Li-dominierten Simmonsit, Na2LiAlF6, und das Na2-Na-dominante Analogon zum Ca-Li-dominierten Colquiriit, CaLi[AlF6].
Eine mögliche Mischkristallbildung zwischen Kryolith und Elpasolith wurde bisher noch nicht nachgewiesen.[18]
Räumliche Darstellung der Struktur von Kryolith bei T=295K in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung mit Blickrichtung parallel zur b-Achse. Der grüne Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende:NaAlF
Die Kristallstruktur des Kryoliths besteht aus isolierten, extrem regelmäßigen AlF6-Oktaedern, die von zwei kristallographisch unterschiedlichen, [6]- und [8]-koordinierten Na-Atomen umgeben sind. Na(1) zeigt eine ziemlich regelmäßige oktaedrische Koordination durch Fluor, und diese Oktaeder besitzen gemeinsame Ecken mit den AlF6-Oktaedern. Na(2) wird von acht Fluoratomen koordiniert, die in einem stark verzerrten kubischen Antiprisma angeordnet sind. Der große Bindungslängenbereich des Na(2)-Atoms resultiert aus den Anforderungen an die Bindungsstärke der Fluoranionen. Die AlF6- und NaF6-Oktaeder bilden ein dreidimensionales Gerüst, in dessen großen Hohlräumen die Na[8]-koordinierten Atome sitzen.[9][6]
Obwohl Kryolith eine monokline Symmetrie aufweist, ist er pseudokubisch mit einer Superzellmultiplizität von 2. Aus dieser Superzelle können die Zellen aller homotypischen Alkalimetallhexafluoride wie zum Beispiel die tetragonalen Polymorphe von K3AlF6, Rb3AIF6 und Cs3AlF6 abgeleitet werden. Der komplexe Polymorphismus dieser Verbindungen kann mit den Koordinationserfordernissen der großen Alkalimetallkationen zusammenhängen. Der Komplexitätsgrad des Polymorphismus der M+3AlF6-Verbindungen nimmt mit abnehmendem Ionenradius des Alkalikations zu.[9]
Die kubische Hochtemperaturform des β-Kryoliths besitzt ein flächenzentriertes Gitter mit vier Formeleinheiten pro Elementarzelle. Die Umwandlung von β-Kryolith zu α-Kryolith, dem eigentlichen Kryolith, verläuft ähnlich wie die zwischen Hoch- und Tiefquarz spontan und reversibel bei einer Temperatur von 560°C.[25][6]
Im Gegensatz zu allen erwähnten Arbeiten haben Hexiong Yang und Kollegen[26] im Verlauf einer Hochtemperatur-Einkristall-Röntgenbeugungsstudie im Bereich 295 bis 900K Hinweise darauf erhalten, dass im verwendeten Kryolith-Einkristall bei T0≈885K ein fluktuationsinduzierter Phasenübergang erster Ordnung von monokliner zu orthorhombischer Symmetrie stattfindet – im Gegensatz zu den Ergebnissen früherer Studien, die – wie oben erwähnt – davon ausgehen, dass Kryolith bei ≈823K in eine kubische Hochtemperatur-Modifikation übergeht.[26]
Kryolith-Kristall nach József Sándor KrennerFlächenreicher Kryolith-Kristall nach Ove Balthasar Bøggild
Kryolith bildet bis zu 4cm große Kristalle[15], in deren Tracht ca. 30 verschiedene Flächenformen nachgewiesen wurden.[11][27] Zu den wichtigsten und verbreitetsten zählen das vordere Pinakoida{100}, das seitliche Pinakoid b{010} und das Basispinakoid c{001}; die Pinakoide parallel zur b-Achse v{101} und k{101}; das Prisma parallel zur a-Achse r{011}; das Prisma parallel zur c-Achse m{110} sowie die Prismen allgemeiner Lage p{111} und s{121}.[25] Der größte Teil der im Atlas der Krystallformen von Victor Mordechai Goldschmidt abgebildeten Kristallzeichnungen des Kryoliths stammt von József Sándor Krenner und Ove Balthasar Bøggild.[28][29]
Tracht und Habitus von Kryolith-Kristallen (gleiche Farben bedeuten gleiche Flächenformen)
1. isometrisch und flächenarm
2. wie 1, aber deutlich flächenreicher
3. pseudokubisch, oktaederähnlich
4. ähnlich wie 3, aber flächenreicher
5. wie 4, durch Wegfall von {001} spindelförmig
6. pseudokubisch, oktaederähnlich, flächenarm
7. kurzprismatisch, extrem flächenreich
8. kurzprismatisch flächenarm
9. langprismatisch, flächenarm
10. langprismatisch, flächenreich
Die Kristalle bilden zwei verschiedene Habitusvarianten. Sie sind entweder würfelähnlich-pseudokubisch mit {110} und {001} und zeigen oft „gebrochene Kanten“ durch das Auftreten des vorderen Pinakoids {100} und des Prismas {111} sowie abgestumpfte Ecken durch das Pinakoid {101} und die Prismen {011} und {121} (vgl. dazu die Nummer 2 der nebenstehenden Kristallzeichnungen). Die Flächen des Prismas {110} weisen charakteristische Streifungen parallel zu [111], [111] und [110] auf. Die zweite Habitusvariante sind nach der c-Achse [001] kurzprismatische Kristalle (vgl. dazu die Nummern 9 und 10 der nebenstehenden Kristallzeichnungen).[25][10]
Die Kristalle sind häufig nach einem oder gleichzeitig nach mehreren (bis zu 5 oder mehr) von 13 unterschiedlichen Gesetzen verzwillingt, was zu Durchdringungs-, Wiederholungs- und polysynthetischen Zwillingen führt.[10] Zu diesen zählen:[13]
Durchdringungszwillinge nach [110] durch Rotation um 90° oder 270° (häufig)
Wiederholungszwillinge nach [110] durch Rotation um 180° (weniger häufig)
Zwillinge nach [021] durch Rotation um 120° (häufig), Zusammensetzung Oberfläche unregelmäßig; vor allem in körnigem Material, als feine Lamellen und wohl immer sekundär
Wiederholungszwillinge nach [111] durch Rotation um 180° (selten); nicht in körnigem Material
Zwillinge nach (001) oder nach [100] durch Rotation um 180°, Verwachsungsfläche (001)
Zwillinge nach (100) oder nach [001] durch Rotation um 180°, Verwachsungsfläche (100)
Zwillinge nach (112), Verwachsungsfläche (112)
Zwillinge nach (112), Verwachsungsfläche (112)
Zwillinge nach (110), Verwachsungsfläche (110)
Zwillinge nach [111] durch Rotation um 180°
Zwillinge nach (211)
Im Gegensatz zu den seltenen Kristallen tritt Kryolith wesentlich häufiger massiv-derb oder in spätigen bis grobkörnig-dichten Aggregaten auf. Die Kristalle sind dann auf den Oberflächen dieser Aggregate flach und parkettartig aufgewachsen (vgl. die Kristallzeichnung nach József Sándor Krenner 1883).[13][25] Die derben, sehr grobkörnigen Aggregate des Kryoliths an der Typlokalität erreichten Größen von bis zu 6m.[15]
In dem Karbonatitstock in den Chibinen, Russland, bildete Kryolith in einem Sideritgang mit Burbankit, Dawsonit und Pyrit clusterartige Aggregate bis zu 1cm Durchmesser aus kleinen farblosen Kristallen bis zu 1mm Größe. Die Kristalle weisen einen pseudokubischen Habitus auf und zeigen gekrümmte Flächen des Prismas {110} und des Basispinakoids {001}. In anderen Dawsonit-Kryolith-Gängchen innerhalb des Karbonatitstocks fanden sich wasserklar-durchsichtige, isometrische, bis zu 3cm große Kryolith-Aggregate unter schneeweißem faserigem Dawsonit in Begleitung von Neighborit, Fluorit, Siderit, Burbankit, Pyrit, Galenit und Sphalerit.[30]
Kryolith und Siderit aus der Ivigtut Mine, Grönland (Größe:7,4cm×3,6cm×2,1cm)Von Siderit und Galenit begleitete Kryolith-Kristalle bis 7mm Größe aus der Ivigtut Mine, Grönland (Größe:7,2cm×3,5cm×2,4cm)
Kryolith-Kristalle sind wasserklar-farblos bis weißlich und schneeweiß, können aber auch rötlich, ziegelrot, bräunlich, grau, braun-schwarz oder schwarz gefärbt sein.[11][10] Die schwarze Farbe soll durch Gehalte an organischen Stoffen bedingt sein, da so gefärbter Kryolith nach Erhitzen bis zur Rotglut weiß wird.[31][32] Ihre Strichfarbe wird mit weiß angegeben.[13] Die Oberflächen des durchsichtigen bis durchscheinenden[11] Kryoliths zeigen einen feuchten, glasartigen Glanz, gelegentlich auch Fettglanz.[11] Auf den Flächen des Basispinakoids {001} weist das Mineral hingegen Perlmuttglanz auf.[11] Kryolith besitzt eine diesem Glanz entsprechende geringe Lichtbrechung (nα=1,339; nβ=1,339; nγ=1,340)[12] und eine kaum vorhandene Doppelbrechung (δ=0,001).[12] Aufgrund dieser niedrigen Lichtbrechung, welche mit der des Wassers nahezu identisch ist (Wasser hat für Tageslicht mit einer Wellenlänge von λ=589nm einen Brechungsindex von 1,33300), verschwindet farbloser Kryolith scheinbar im Wasser.[12] Unter dem Polarisationsmikroskop ist der zweiachsig positive[12] Kryolith im durchfallenden Licht farblos und nicht pleochroitisch.[10][30]
Kryolith besitzt keine Spaltbarkeit, die Teilbarkeit mit Absonderungen nach {001} und {110} ruft aber einen der Spaltbarkeit ähnelnden Effekt hervor.[13] Da der Winkel zwischen den beiden Absonderungsflächen 88° beträgt, wird dadurch eine würfelähnliche Absonderung erzeugt.[33] Das Mineral bricht aufgrund seiner Sprödigkeit[13] ähnlich wie Quarz oder Amblygonit, wobei die Bruchflächen muschelig[11][30] (wie beim Quarz) oder uneben[13] (wie beim Amblygonit) ausgebildet sind. Kryolith weist für massives Material eine Mohshärte von 2,5 bis 3[11] und für Kristalle eine Mohshärte von 3 bis 3,5[34][12] auf und gehört damit zu den mittelharten Mineralen, die sich ähnlich gut wie das Referenzmineral Calcit mit einer Kupfermünze ritzen lassen. Die Vickershärte des Minerals wurde auf der Fläche (001) mit VHN50=346(286–412)kg/mm² bestimmt.[34] Die gemessene Dichte für Kryolith beträgt je nach Bearbeiter 2,96 bis 2,98g/cm³[12], die berechnete Dichte 2,973g/cm³.[10]
Das Mineral hat schwache thermolumineszente Eigenschaften und fluoresziert im kurzwelligen UV-Licht intensiv gelb bei gelber Phosphoreszenz sowie im langwelligen UV-Licht blassgelb.[10] Anderen Angaben zufolge fluoresziert Kryolith jeweils nur selten und sehr schwach im kurzwelligen UV-Licht (254nm) pinkfarben, bläulichweiß, orangerot, violettrot, violetrosa oder lachsrosa und im langwelligen UV-Licht (365nm) bläulichweiß, violettrot und violettrosa. Am intensivsten fluoresziert danach Kryolith aus Ivittuut (rotorange im kurzwelligen, violettrot im langwelligen UV-Licht). Wichtigster Aktivator ist Eu2+.[35] Kryolith färbt sich bei längerer Einwirkung von Elektronenstrahlen schwarz, entfärbt sich jedoch bereits nach einigen Minuten wieder.[11]
Kryolith ist sehr leicht – schon in der Kerzenflamme – schmelzbar; sein Schmelzpunkt liegt bei 1012°C.[14] Vor dem Lötrohr schmilzt er zu einem weißen Email und färbt die Flamme rötlichgelb. Beim Glühen im offenen Glasröhrchen entwickelt sich Fluorwasserstoff (HF). Auf Kohle schmilzt er zu einer klaren Perle, die beim Erkalten undurchsichtig wird. Die Schmelzperlen überziehen sich beim Erkalten mit Kristallskeletten von zunächst kubischem β-Kryolith (der Hochtemperaturmodifikation). Nach dem Glühen auf Kohle bleibt eine Kruste zurück, die durch Kobaltnitratlösung blau gefärbt wird.
Kryolith wird bereits von atmosphärischer Feuchtigkeit angelöst und kavernös; er löst sich leicht in Wasser (ein Teil in 2730 Teilen H2O bei 12°C).[31][32] Ferner löst er sich leicht in einer Lösung aus Aluminiumchlorid (AlCl3). Feines Pulver zersetzt sich beim Erwärmen mit konzentrierter wässriger Oxalsäure (C2H2O4) unter Entwicklung von HF. Kryolith löst sich gleichfalls unter Entwicklung von HF in konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) vollständig, in Salzsäure (HCl) dagegen nur teilweise.[11]
Kryolith ist ein im Pegmatitstadium gebildetes Mineral und tritt typischerweise eingewachsen in Granit-Pegmatiten oder aufgewachsen in Drusenhohlräumen von Pegmatiten auf. Ferner tritt er in Drusen von Alkaligesteinen, als Nebengemengteil von zinnführenden Alkali-Graniten und als aus der Dampfphase gebildetes Mineral auf Klüften und in der Grundmasse einiger fluorreicher, topashaltigerRhyolithe auf. In Form von Schmitzen (geringmächtige, nach den Seiten auskeilende Einlagerungen[36]) in Karbonatit-Gängen, die durch einen fenitisierten Biotit-Gneis setzen, und als seltene authigene Komponente in den Mergelsteinen und Schiefern der Green-River-Formation.[10] Sekundär entsteht Kryolith hydrothermal und aus Verwitterungslösungen in Drusen und Spalten in primären, Kryolith führenden Mineralvergesellschaftungen.[25]
Kryolith wandelt sich leicht in andere Aluminiumfluoride wie Pachnolith, Thomsenolith, Gearksutit, Kryolithionit, Weberit, Jarlit und Prosopit um. Die Veränderung beginnt gewöhnlich mit dem Eindringen entlang der Teilbarkeiten und führt zu zelligen oder porösen Massen, die mit Kristallen der sekundären Minerale ausgekleidet sind. Einige der Alterationen wurden auch künstlich nachvollzogen.[13] In einem Biotit-Nephelin-Sodalith-Orthoklas-Gang in Hornfelsen am Berg Partomtschorr in den Chibinen wird Kryolith von Nephelin verdrängt. In Foyaiten am Berg Judytschwumtschorr wird er durch Albit ersetzt.[30] Im Ringkomplex Liruei (auch Ririwai) auf dem Jos-Plateau im nigerianischen Bundesstaat Plateau enthält die dritte Granitphase (der Kaffo-Valley-Albit-Riebeckit-Granit) bis zu 6% Kryolith.[37]
Die Ivigtut Mine ist die einzige Lokalität weltweit, in der Kryolith lagerstättenbildend auftrat und ab 1854 auch kommerziell gewonnen wurde. Im Jahre 1865 wurde die Kryolith Mine og Handels Selskabet in Kopenhagen gegründet.[11] Jahrzehntelang produzierte die Ivigtut Mine jährlich rund 30000Tonnen Kryolith.[8] Die Lagerstätte ist seit 1962, als man den Abbau nach 106 Jahren einstellte, erschöpft – im Jahre 1987 endete auch der Abtransport des aufgehaldeten Kryoliths.[15]
Hellgrauer, säuliger, massiver Kryolith mit Eisenoxiden vom St.-Peters-Dome, El Paso Co., Colorado/USA
Vorderseite (Größe: 7,3×4,8×4,2cm)
Rückseite
zugehöriges Etikett
Weltweit konnte Kryolith bisher (Stand: 2022) an rund 50 Fundorten nachgewiesen werden.[41][42][37] Dazu gehören:
kleine Aufschlüsse/Straßeneinschnitte im Ekerit am Fluss Gjerdingselva neben der unbefestigten Straße vom Gjerdingen-See zum Bahnhof Stryken, Kommune Lunner, Norwegen
das Oktjabrski (Mariupolski) Massiv (russischОктябрьский (Мариупольский) массив) bei Mariupol in der Oblast Donezk, und Vorkommen und Lagerstätten („Kammerpegmatite“) im Rajon Schytomyr (ukrainischЖитомирський район, ehemals Rajon Korostyschiw) und die Beryllium-Lagerstätte Perga (russischместорождение Перга) im Erzfeld Pershanskoe (russischПержанское рудное поле), beide in der Oblast Schytomyr, alle in der Ukraine
der Karbonatitstock in der Nähe der Tulilucht-Bucht (russischзалива Тульилухт) des Sees Umbosero, Chibinen-Massiv, der im August 2002 entdeckte Pegmatit Palitra (russischпегматит Палитра) in der Grube Karnassurt, Grubenbereich Kedyk, Lowosero-Tundren im Rajon Lowozero, und der Berg Alluaiw (russischгора Аллуайв), Rajon Lowozero, alle in der Oblast Murmansk, Halbinsel Kola, Russland
der Ringkomplex Afu im Bundesstaat Nassarawa sowie die Ringkomplexe Amo, Jos Plateau, Liruei, Ropp und Shere auf dem Jos-Plateau im Bundesstaat Plateau, alle in Nigeria
Eureka Shaft und St Peters Dome (mit den Einzelfundstellen 30-4 Pegmatite, Cryolite Mine (65-2 Pegmatite) und Eureka tunnel (1-15 Pegmatite)) sowie die Stove Mountain Mineral Locality, alle im Cheyenne Mining District (St. Peters Dome Mining District) an der südlichen Basis des Pikes Peak im El Paso County, Colorado, USA
der Goldie-Karbonatit und der gangförmige McClure-Gulch-Karbonatit am McClure Mountain im Iron Mountain Complex, beide im Fremont County, sowie das Piceance Basin im Garfield County und Rio Blanco County, alle in Colorado, USA
die Green-River-Formation im Grenzgebiet der Bundesstaaten Colorado, Wyoming und Utah, welche Gebiete in tertiären lakustrinen, kerogenreichen Schiefern umfasst
der Zapot-Pegmatit in der Gillis Range im Fitting Mining District, Mineral County, Nevada, USA
die Sn-Nb-Ta-T-(Y,REE,Li)-Lagerstätte der an den Madeira-A-Typ-Granit gebundenen Pitinga Mine bei der Gemeinde Presidente Figueiredo, Amazonas, und der 30km Durchmesser aufweisende Karbonatit-Komplex von Lages, Santa Catarina, beide in Brasilien
Da die Vorräte der einzigen Kryolith-Lagerstätte für den Bedarf der Aluminiumverhüttung nicht ausreichten, wird es heute fast ausschließlich künstlich hergestellt. Die technische Synthese kann, je nach vorhandener Rohstoffbasis, auf verschiedenen Wegen erfolgen.[43]
Im Flusssäure-Prozess[43] wird im ersten Schritt Aluminiumoxid mit 40- bis 60-prozentiger Flusssäure bei 70°C umgesetzt:
Die Flusssäure für diese Reaktion wird z. B. aus Fluorit gewonnen. Im zweiten Schritt wird Kryolith durch Zugabe von Natriumhydroxid, Natriumcarbonat oder Natriumchlorid gefällt und danach gefiltert sowie bei 600°C calciniert.
Zwischen 1965 und 1970 entwickelte die Firma Pechiney Ugine Kuhlmann einen kontinuierlichen Prozess mit einer Kapazität von 8000 Tonnen/a basierend auf preiswertem Natriumaluminat:[43]
Dieser Prozessweg wurde ab 1940 von den IG Farben im Werk Oppau verwendet und ist heute noch in zwei Werken im ehemaligen Jugoslawien im Einsatz.[43] Auch die Umsetzung des Ammoniumfluorids mit AlF3 zu Ammoniumkryolith als Zwischenstufe ist möglich, welches dann mit Natriumhydroxid oder Natriumchlorid umgesetzt werden kann.
Ein weiterer Syntheseweg ist die Herstellung von (a) Aluminiumfluorid und (b) Natriumfluorid aus Fluorkieselsäure und deren Umsetzung miteinander:[43]
An Stelle von Fluorkieselsäure kann auch Natriumhexafluorosilicat als Ausgangsmaterial für die Bildung Natriumfluorid eingesetzt werden, welches danach wiederum mit Natriumaluminat zur Reaktion gebracht werden kann.[43]
Tassen und Untertassen aus Opalglas (Kryolithglas)
„Kryoliten har stor praktisk Interesse, da den er det eneste Mineral, der for Tiden er Genstand for Brydning i Grønland og det eneste, som nogen Sinde har givet noget større Udbytte.“
„Der Kryolith ist von großem praktischem Interesse, da er das einzige Mineral ist, das derzeit in Grönland abgebaut wird und das einzige, das jemals einen größeren Ertrag erbracht hat.“
Die Grönländer Kryolithlagerstätte wurde seit 1854 im Steinbruchbetrieb abgebaut, wobei bis 1901 insgesamt 307.731Tonnen Kryolith gefördert worden sind. Im Jahre 1901 betrug die Produktion 8.125Tonnen, wobei man 5.089Tonnen nach Amerika und 2.954Tonnen nach Europa exportierte. Die Jahreshöchstproduktion innerhalb der ersten 50 Jahre fällt in das Jahr 1897 und betrug 13.361Tonnen.[4] Mitte des 20. Jahrhunderts bis zum Ende der Förderung im Jahre 1962 wurden jährlich etwa 30.000Tonnen Kryolith produziert.[8] Insgesamt lieferte die Lagerstätte 3,7 Millionen Tonnen Erz mit einem Kryolithgehalt von 58%.[45] Der grönländische Kryolith war längere Zeit das wichtigste Aluminiumerz und diente daneben der Sodafabrikation. Etwa ab dem Beginn des 20. Jahrhunderts fand er noch Verwendung zur Aluminiumherstellung (siehe unten) und zur Herstellung von Opalglas und von Emaille[46] für Eisenwaren.[4]
Schmelzflusselektrolyse von Aluminium unter Verwendung von Kryolith
Eine großtechnische Anwendung von Kryolith wurde die Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von Aluminium (der seit 1886/87 etablierte Hall-Héroult-Prozess), wobei etwa seit dem Ende des 19. Jahrhunderts und spätestens seit 1987 nur noch künstlich aus Fluorit erzeugter Kryolith zur Anwendung kommt. Dabei wird die Eigenschaft des relativ niedrigen Schmelzpunktes von Kryolith (1012°C) genutzt. Aluminiumoxid (Korund), der Ausgangsstoff der Elektrolyse, hat eine Schmelztemperatur von 2050°C. Für die Schmelzflusselektrolyse wird die eutektische Mischung verwendet. Sie besteht aus 18,5% Al2O3 und 81,5% Na3[AlF6].[47] Der Schmelzpunkt des Eutektikums liegt dann bei 960°C. Erst diese relativ niedrige Arbeitstemperatur ermöglicht die großtechnische Anwendung der Schmelzflusselektrolyse.
Kryolith wird weiter in der Gießereiindustrie eingesetzt. Dem Formstoff beim Gießen kann Kryolith beigemischt werden. Dieses Beimischen kann jedoch die Oberflächenqualität des Werkstücks negativ beeinflussen.
Kryolith wird außerdem als schleifaktive Substanz in kunstharzgebundenen Schleifmitteln sowie in Schleifmitteln auf Unterlagen genutzt. Aufgrund der hohen Temperaturen, die beim Schleifen an der Spitze des Schleifkorns auftreten, schmilzt der Kryolith. Dabei korrodiert der geschmolzene Kryolith den abgeschliffenen Stahlspan und verhindert damit ein Zusetzen des Schleifkörpers.
Problematisch ist das Auftreten von Kryolith bei der Zinkphosphatierung von zum Beispiel Aluminium-Automobilkarossen oder feuerverzinkten Oberflächen. Aluminium wird hierbei im Phosphatierbad als Kryolith ausgefällt und muss wieder herausgefiltert werden.
Kryolith wird auch zur Herstellung optisch hochreflektiver Oberflächen verwendet. Er wird dabei in dünnen Schichten abwechselnd mit einem anderen Stoff, zum Beispiel Zinkselenid, im Vakuum aufgedampft (Vielschichtspiegel in der Lasertechnik).
Im Kryolithglas, das zur Herstellung von Augenprothesen verwendet wird, sorgt Kryolith als Trübungsmittel für eine milchig-weiße Trübung des Glases.[48]
Trotz der Weichheit und der „verschwommenen Erscheinung“ sind farblose transparente monokline Kristalle gelegentlich verschliffen worden.[49]
Der bei einer Temperatur von etwa 560°C erfolgende Modifikationswechsel von kubischem β-Kryolith zu monoklinem α-Kryolith wird als ein wichtiges geologisches Thermometer zur Klärung der Bildungsbedingungen von Gesteinen genutzt.[8]
Daneben wird die gelbe Farbe bei der Feuerwerkerei nicht nur durch Natriumoxalat und Natriumnitrat, sondern auch durch Natriumhexafluoroaluminat(III) und damit künstlichen Kryolith hervorgerufen.[50]
Das Mineral bzw. die chemische Verbindung wird als gesundheitsgefährdend und umweltgefährlich eingestuft. Gesundheitsschädlich ist vor allem das Einatmen und Verschlucken von Kryolithteilchen, die akut zu Beschwerden im Atemtrakt mit funktioneller Dyspnoe (erschwerte Atemtätigkeit) und schließlich Lungenemphysem (Überblähung der Lungenbläschen) führen können. Des Weiteren sind Appetitlosigkeit, Übelkeit, Erbrechen und Verstopfung die Folge.[51]
Längerfristig hat Kryolith eine toxische Wirkung auf Knochen, Zähne und Nieren.[51]
Carl Hintze:Kryolith. AlFl3·3NaFl = Na3AlFl6. In: Handbuch der Mineralogie von Dr. Carl Hintze. Erster Band. Elemente – Sulfide – Oxyde – Haloide – Carbonate –Sulfate – Borate – Phosphate: Zweite Abtheilung. Oxyde und Haloide. 1. Auflage. Band1. Veit & Comp., Leipzig 1915, S.2507–2505.
Hans Jürgen Rösler:Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S.357–358.
Cryolite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org[PDF; 59kB; abgerufen am 18.August 2026]).
David Dolejš, Don R. Baker:Phase transitions and volumetric properties of cryolite, Na3AlF6: Differential thermal analysis to 100 MPa. In: American Mineralogist. Band91, Nr.1, 2006, S.97–103, doi:10.2138/am.2006.1772.
Cryolite search results.In:rruff.net.Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF);abgerufen am 18.August 2026(englisch).
1234Peter Christian Abildgaard:Norwegische Titanerze und andre neue Fossilien. In: Allgemeines Journal der Chemie. Band2, 1799, S.502 (eingeschränkte Vorschauin der Google-Buchsuche [abgerufen am 18.August 2026]).
↑Ernst Friedrich Glocker:Handbuch der Mineralogie: Zweyte Abtheilung, die specielle Oryktognosie und die Geognosie enthaltend. 1. Auflage. Johann Leonhard Schrag, Nürnberg 1831 (eingeschränkte Vorschauin der Google-Buchsuche).
1234Hugo Strunz, Ernest H. Nickel:Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S.161 (englisch).
12Stefan Weiß:Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
123456Frank C. Hawthorne, Rob B. Ferguson:Refinement of the crystal structure of cryolite. In: The Canadian Mineralogist. Band13, Nr.4, 1975, S.377–382 (englisch, Digitalisat als Downloadlink verfügbar bei researchgate.net[PDF; 505kB; abgerufen am 18.August 2026]).
12345678910111213
Cryolite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org[PDF; 59kB; abgerufen am 18.August 2026]).
1234567891011121314151617Carl Hintze:Kryolith. AlFl3•3NaFl = Na3AlFl6. In: Handbuch der Mineralogie von Dr. Carl Hintze. Erster Band. Elemente – Sulfide – Oxyde – Haloide – Carbonate –Sulfate – Borate – Phosphate: Zweite Abtheilung. Oxyde und Haloide. 1. Auflage. Band1. Veit & Comp., Leipzig 1915, S.2507–2505.
12Eintrag zu Kryolith. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag,abgerufen am 6.Februar 2022.
12345Ole V. Petersen, Karsten Secher:Grönland: Mineralien, Geologie, Geschichte. In: Magma. Band1984, Nr.6, 1984, S.32–42 (Artikel: Die Kryolith-Lagerstätte Ivigtut).
↑
Sur plusieurs pierres nouvelles envoyées de Norwège. In: Louis-Bernard Guyton de Morveau (Hrsg.): Annales de Chimie, ou, Recueil de mémoires concernant la chimie et les arts qui en dépendent. Band32. Paris 1799, S.193–196, hier S. 194, No. [2] (französisch, eingeschränkte Vorschauin der Google-Buchsuche – als Chryolithe; referiert werden die Forschungen Peter Christian Abildgaards).
12Roger H. Mitchell, Mark D. Welch, Anton R. Chakhmouradian:Nomenclature of the perovskite supergroup: A hierarchical system of classification based on crystal structure and composition. In: Mineralogical Magazine. Band81, Nr.3, 2017, S.431–432, doi:10.1180/minmag.2016.080.156 (englisch, rruff.info[PDF; 2,2MB; abgerufen am 5.Oktober 2021]).
↑Martin Heinrich Klaproth:Chemische Untersuchung des Kryoliths. In: Der Gesellschaft Naturforschender Freunde zu Berlin Neue Schriften. Band3, 1801, S.322–328 (eingeschränkte Vorschauin der Google-Buchsuche).
↑Jöns Jakob Berzelius:Untersuchungen über die Flußspatsäure und deren merkwürdigsten Verbindungen. In: Annalen der Physik und Chemie. Band1, Nr.1, 1824, S.41 (48S., Digitalisat bei HathiTrust).
12Cryolite RRUFF ID R050287.In:rruff.net.Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF),abgerufen am 18.August 2026(englisch).
↑Minerals with Na–Al–F.In:mindat.org.Hudson Institute of Mineralogy,abgerufen am 18.August 2026(englisch).
12Hexiong Yang, Subrata Ghose, Dorian M. Hatch:Ferroelastic phase transition in cryolite, Na3AlF6, a mixed fluoride perovskite: High temperature single crystal X-ray diffraction study and symmetry analysis of the transition mechanism. In: Physics and Chemistry of Minerals. Band19, Nr.8, 1993, S.528–544, doi:10.1007/BF00203053 (englisch, online verfügbar bei af.booksc.eu[PDF; 1,6MB; abgerufen am 23.Januar 2022]).
↑Victor Mordechai Goldschmidt:Kryolith. In: Atlas der Krystallformen von Victor Goldschmidt. Tafeln. 1. Auflage. Band V. Kainit – Margarosanit. Carl Winters Universitätsbuchhandlung, Heidelberg 1918, S.Tafel28–31.
↑József Sándor Krenner:Die grönlandischen Minerale der Kryolithgruppe. In: Mathematisch-naturwissenschaftliche Berichte aus Ungarn. Band1, 1883, S.1–24.
↑Ove Balthasar Bøggild:Krystalform og Tvillingdannelser hos Kryolit, Perovskit og Boracit (Kristallform und Zwillingsformationen in Kryolith, Perowskit und Boracit). In: Meddelelser om Grønland. Commissionen for Ledelsen af de geologiske og geografiske Undersøgelser i Grønland. 1. Auflage. Band50. Reitzel, København 1912, S.1–72 (Digitalisat bei Dansk Geologisk Forening[PDF; 461kB; abgerufen am 18.August 2026]).
12Johannes Frederik Johnstrup:Kryolitens Forekomst i Grønland. In: 12te Skandinaviska naurforskaremötets Förhandlingar Stockholm 1883. 1883, S.234–252 (dänisch).
12Hjalmar Sjögren:P. Johnstrup: Über das Vorkommen des Kryoliths in Grönland. (Förhandl. vid de skandinaviska naturforskarnes 12te möte
i Stockholm. 1880. 231—252. Stockholm 1883.). In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Palaeontologie I. Band1886, 1886, S.28–31 (zobodat.at[PDF; 13,2MB; abgerufen am 10.Januar 2022]).
12Hans Pauly:Hardness of cryolite, chiolite, cryolithionite and other fluorides from Ivigtut, South Greenland. In: Meddelelser fra Dansk Geologisk Forening (Bulletin of the Geological Society of Denmark). Band34, Nr.3–4, 1985, S.145–150 (englisch, Digitalisat bei Dansk Geologisk Forening[PDF; 461kB; abgerufen am 18.August 2026]).
↑Gerard Barmarin:Cryolite.In:fluomin.org.Luminescent Mineral Database,abgerufen am 10.Januar 2022(englisch,Fluoreszenzdaten für Kryolith).
↑Hans Murawski, Wilhelm Meyer:Geologisches Wörterbuch. 12. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-8274-1810-4, S.147.
12John C. Bailey:Formation of cryolite and other aluminofluorides: A petrologic review. In: Bulletin of the Geological Society of Denmark. Band29, 1980, S.1–45 (englisch, online verfügbar bei Dansk Geologisk Forening[PDF; 3,4MB; abgerufen am 18.August 2026]).
↑Carl Ludwig Giesecke:Bericht einer mineralogischen Reise in Grönland, in Form eines Tagebuchs, gehalten von Dr. Karl Ludwig Giesecke, Königl. Preuss. Bergrath, 1806–1813. Hrsg.: Frederik Johnstrup. 1. Auflage. Bianco Lunos Bogtrykkeri, København 1878, S.1–332 (332S., Digitalisat).
↑Ove Balthasar Bøggild:Mineralogia Groenlandica (Systematisk Fortegnelse over Mineralerne). In: Meddelelser om Grønland. Commissionen for Ledelsen af de geologiske og geografiske Undersøgelser i Grønland. 1. Auflage. Band32. Reitzel, Kjøbenhavn 1905, S.108–115 (Digitalisat (Memento vom 24. Juni 2024 im Internet Archive) [PDF; 33,2MB; abgerufen am 18.August 2026] Beschreibung von Kryolith auf den Seiten 108–115).
↑Julius Grünwald:Chemische Technologie des Kryoliths und der Kryolithersatzmittel, wie Kieselfluornatrium und über die Rolle des Kryoliths in der Emailfabrikation. In: Julius Grünwald (Hrsg.): Chemische Technologie der Emailrohmaterialien. 1. Auflage. Springer, Wien 1922, S.87–127, doi:10.1007/978-3-7091-5899-9_6 (276S.).
_Greenland._The_cryolite_quarry_at_Ivittuut_(12049891056).jpg)
