Kryolith

Bei einer Temperatur von etwa 560 °C wechselt Kryolith in das kubische Kristallsystem über. Aufgrund dieser Eigenschaft ist das Mineral ein wichtiges geologisches Thermometer zur Klärung der Bildungsbedingungen von Gesteinen. Beim Glühen in einer offenen Glasröhre entwickelt sich Fluorwasserstoff (HF). Kryolith schmilzt sehr leicht und ist in konzentrierter Schwefelsäure vollständig lösbar, in Salzsäure dagegen nur teilweise. Das Mineral hat schwache thermolumineszente Eigenschaften und leuchtet unter UV-Licht gelb fluoreszierend auf, wobei die Fluoreszenz umso intensiver wirkt, je kurzwelliger das UV-Licht ist.

Kryolith bildet sich als Gangmineral vor allem in zinnführenden Granit-Pegmatiten und in fluoritreichen, topashaltigen Rhyolithen. Der wichtigste abbauwürdige Fundort Ivittuut in Grönland ist inzwischen erschöpft. Abgebaut wurde Kryolith dort zwischen 1865 und 1987. Daneben wurde das Mineral noch an folgenden Orten entdeckt: in nördlichen und südlichen Regionen von Brasilien; Sachsen in Deutschland; Québec in Kanada; bei Semei in Kasachstan; Khomas und Kunene in Namibia; Bauchiplateau in Nigeria; Oppland in Norwegen; die Regionen Ostsibirien, Nordwestrussland und Ural in Russland; Aragonien in Spanien; Böhmen in Tschechien; Oblast Schytomyr in der Ukraine; sowie mehrere Regionen in den USA.

Kryolith kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P21/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2 mit den Gitterparametern a = 5,40 Å; b = 5,60 Å, c = 7,76 Å und β = 90,3 ° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle. Hierbei kommt es zu einer Gitterverzerrung. Die Kristallstruktur von Kryolith besteht aus einem prismenförmigen Parallelepiped mit [AlF6]-Oktaedern, die inselartig an den Ecken und im Zentrum des Prismas sitzen. Die Na-Ionen besetzen die Mitten der Basis- und Prismenflächen sowie die Mitten der Prismenkanten.

Eine großtechnische Anwendung von Kryolith ist die Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von Aluminium (Hall-Héroult-Prozess). Dort 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]. 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. Synthetisch hergestelltes Kryolith findet in der Hülle von Schweißelektroden als Flussmittel Verwendung. 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 das Kryolith. Dabei korrodiert das 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. Es 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 es für eine milchig-weiße Trübung des Glases.

In der traditionellen Folklore wurde Kryolith als ein Schutzstein angesehen. In alten Zeiten glaubten die Menschen, dass Kryolith böse Geister abwehrt, und trugen ihn daher oft in Gold gefasst um ihre Brust, um sich vor Phantomen zu schützen.

Kryolith wurde erstmals 1798 vom dänischen Tierarzt und Arzt Peder Christian Abildgaard (1740–1801) beschrieben; es wurde aus einer Lagerstätte in Ivigtut und dem nahegelegenen Arsuk Fjord, Südwestgrönland, gewonnen. Der Name leitet sich von den griechischen Wörtern κρύος (cryos) = Frost, und λίθος (lithos) = Stein ab. Die Pennsylvania Salt Manufacturing Company verwendete im 19. und 20. Jahrhundert große Mengen Kryolith zur Herstellung von Natronlauge in ihren Werken in Natrona, Pennsylvania, und in Cornwells Heights, Pennsylvania. Historisch wurde es als Erz für Aluminium verwendet und später bei der elektrolytischen Verarbeitung des aluminiumreichen Oxiderzes Bauxit (eine Kombination aus Aluminiumoxidmineralien wie Gibbsit, Boehmit und Diaspor) eingesetzt. Die Schwierigkeit, Aluminium von Sauerstoff in den Oxiderzen zu trennen, wurde durch die Verwendung von Kryolith als Flussmittel zur Auflösung des Oxidminerals überwunden. Reines Kryolith selbst schmilzt bei 1012 °C (1285 K), und es kann die Aluminiumoxide ausreichend gut auflösen, um die Extraktion des Aluminiums durch Elektrolyse zu ermöglichen. Es wird immer noch erhebliche Energie für das Erhitzen der Materialien und die Elektrolyse benötigt, aber es ist viel energieeffizienter als das Schmelzen der Oxide selbst. Da natürliches Kryolith zu selten ist, um zu diesem Zweck verwendet zu werden, wird synthetisches Natriumaluminiumfluorid aus dem häufigen Mineral Fluorit hergestellt.

Erstmals gefunden und beschrieben wurde Kryolith 1799 in Ivittuut in Grönland von Peder Christian Abildgaard (1740–1801). Er benannte das Mineral aufgrund seines charakteristischen Aussehens nach den griechischen Worten κρύος [krýos] „Frost, Eis“ und λίθος [lítʰos] „Stein“, zusammengesetzt also „Eis-Stein“.