Botallackit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Halogenide. Er kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der Zusammensetzung Cu2(OH)3Cl, ist also chemisch gesehen ein Kupfer-Chlor-Oxihalogenid.
Botallackit bildet krustige Aggregate aus winzigen und verschachtelten, nur selten idiomorphen Kristallen, die entweder tafelig oder blockig-prismatisch ausgebildet sind. Ihre Farbe ist berggrün oder bläulichgrün bis grün. Typischerweise treten sie in der Oxidationszone von kupferreichen Lagerstätten auf, die entweder hohe Chlor-Konzentrationen aufweisen oder bei der Verwitterung Meerwasser ausgesetzt waren.
Etymologie und Geschichte mini|links|Ansicht der Botallack Mine, nach der der Botallackit benannt wurde Um das Jahr 1865 lenkte der berühmte Mineralienhändler Richard Talling aus Lostwithiel die Aufmerksamkeit des Chemikers und Mineralogen Sir Arthur Herbert Church auf ein mit Atacamit und „Tallingit“ (später als identisch mit Connellit erkannt) vergesellschaftetes, blass berggrünes Mineral aus der Botallack Mine. Church beschrieb das Mineral 1865 als Botallackit, gab aber selber zu, dass seine Untersuchungen unvollständig waren („… my examination of it has been but imperfect …“). Wohl aus diesem Grund taucht das Mineral weder in der 6. Auflage von „Dana’s System of mineralogy“ noch in Hintze’s „Handbuch der Mineralogie“ als eigenständige Spezies auf, sondern wurde vielmehr als Varietät von Atacamit behandelt. Erst durch die röntgendiffraktometrischen und optischen Ergebnisse der Arbeiten von Clifford Frondel erwies sich, dass es sich bei Botallackit um ein eigenständiges Mineral handelt. Die Kristallstruktur des Minerals konnte erstmals 1958 geklärt werden und wurde 1985 noch einmal verfeinert.
Den Namen Botallackit erhielt das Mineral 1865 durch Arthur Herbert Church, der es nach seinem Erstfundort, der Botallack Mine, benannte. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass der Erstfundort des Botallackits mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht die Botallack Mine war, sondern die direkt unter dem Meeresspiegel liegenden oberen Sohlen (das 20-fathom-level) der benachbarten Abbaue der Grube „Wheal Cock“. Grund für die falsche Benennung des Erstfundortes war offensichtlich eine zu vage Formulierung von Richard Talling. Interessant ist, dass die Klärung des genauen Erstfundortes für den Botallackit ausgerechnet Arthur W. G. Kingsbury zu verdanken ist, dessen falsche Angaben über Fundstellen in Cornwall und angeblich dort gefundene Minerale zu viel Verwirrung selbst unter Wissenschaftlern geführt hatten.
Typmaterial des Minerals wird im Natural History Museum, London, England (Katalog-Nr. 36528) sowie in der Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA (Katalog-Nr. 100805, Holotyp, untersucht durch Clifford Frondel) aufbewahrt.
Klassifikation In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Botallackit zur Mineralklasse der „Halogenide“ und dort zur Abteilung „Oxidhalogenide“, wo er gemeinsam mit Anthonyit, Calumetit, Melanothallit und Paratacamit im Anhang zur „Atacamit-Reihe“ mit der Systemnummer III/C.01 und den Hauptmitgliedern Atacamit und Kempit steht.
In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer III/D.01-045. Dies entspricht der Klasse der „Halogenide“ und dort der Abteilung „Oxihalogenide“, wo Botallackit zusammen mit Anthonyit, Atacamit, Belloit, Bobkingit, Calumetit, Gillardit, Haydeeit, Herbertsmithit, Hibbingit, Iyoit, Kapellasit, Kempit, Klinoatacamit, Korshunovskit, Leverettit, Melanothallit, Misakiit, Nepskoeit, Paratacamit, Paratacamit-(Mg), Paratacamit-(Ni) und Tondiit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer III/D.01 bildet.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Botallackit in die Klasse der „Halogenide“ und dort in die Abteilung „Oxihalogenide, Hydroxyhalogenide und verwandte Doppel-Halogenide“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Mit Cu usw., ohne Pb“ zu finden, wo es zusammen mit Belloit und Klinoatacamit die „Belloitgruppe“ mit der Systemnummer 3.DA.10b bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Botallackit die System- und Mineralnummer 10.01.03.01. Das entspricht der Klasse der „Halogenide“ und dort der Abteilung „Oxihalogenide und Hydroxyhalogenide“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Oxihalogenide und Hydroxyhalogenide mit der Formel A2(O,OH)3Xq“ als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 10.01.03.
Chemismus Botallackit aus der „Levant Mine“ hat die gemessene Zusammensetzung Cu1,99Zn0,01(OH)2,97Cl1,03, Botallackit vom „Graf-Hohenthal-Schacht“ hingegen Cu1,94Co0,04Mn0,02Ca0,01(OH)3,01Cl0,99, was zu Cu2(OH)3Cl idealisiert wurde und Gehalte von 74,49 % CuO, 16,60 % Cl und 12,65 % H2O erfordert.
Obwohl Botallackit ziemlich resistent gegenüber dem Einbau von Zink ist, weisen einige Botallackite untergeordnete Gehalte an Zn2+ und in geringerem Maße auch an Magnesium auf, erreichen jedoch niemals das Zn:Cu-Verhältnis von Kapellasit (1:3). Botallackit vom Graf-Hohenthal-Schacht besitzt darüber hinaus signifikante Gehalte an Cobalt, Mangan und Calcium. Während Co2+ und Mn2+ an Stelle von Cu2+ in das Kristallgitter eintreten (Substitution), ist die kristallchemische Natur des Calciums unbekannt.
Bei einer künstlich erzeugten, früher als „Bromatacamit“ bezeichneten Substanz handelt es sich um das bromdominante Analogon von Botallackit, welches „Brombotallackit“, Cu2Br(OH)3, genannt wird. Da sie aber ausschließlich künstlich erzeugt wird, stellt diese Substanz kein Mineral im Sinne der Definition dar.
Kristallstruktur mini|Kristallstruktur von Botallackit, projiziert auf die (a,c)-Ebene. Rot: Kupfer, grün: Chlor, blau: Sauerstoff, grau: Wasserstoff. mini|Kupfer: Koordination und Bindung in Botallackit Botallackit kristallisiert monoklin in der mit den Gitterparametern a = 5,7155 Å; b = 6,1255 Å; c = 5,6336 Å und β = 93,090° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.
In der Struktur des Botallackits gibt es wie im Atacamit zwei kristallographisch unterschiedliche Kupfer-Positionen. In beiden Fällen handelt es sich um stark durch Jahn-Teller-Effekte deformierte, oktaedrisch koordiniert Polyeder. Cu(1) ist oktaedrisch durch fünf Hydroxidionen und ein Chloratom koordiniert und bildet [Cu(OH)5Cl]-Polyeder, während Cu(2) durch vier Hydroxidionen und zwei Chloratome ebenfalls oktaedrisch koordiniert ist und [Cu(OH4)Cl2]-Polyeder ausbildet. Jedes Oktaeder teilt sich sechs Kanten mit den umgebenden Oktaedern und bildet so eine zweidimensionale brucitartige Schicht parallel {100} aus kantenverknüpften [Cu2(OH)3Cl]-Oktaedern. Der Zusammenhalt der benachbarten Schichten erfolgt durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Hydroxidionen der einen Schicht und den gegenüberliegenden Chloratomen der benachbarten Schicht. Die resultierende schwache Bindung zwischen den Schichten ist verantwortlich für die sehr vollkommene Spaltbarkeit nach {100} sowie den charakteristisch plattigen Habitus der Botallackitkristalle.
Die auf einem metallischen Bergbauartefakt aus der „Rowley Mine“, Maricopa County, Arizona/USA, identifizierte neue Phase mit der idealisierten Zusammensetzung CuZn(OH)3Cl ist isotyp (isostrukturell) mit Botallackit.
Die thermische Zersetzung des Botallackits erfolgt in zwei Schritten. Zwischen 251 und 281 °C werden 12,65 Gew.-% in Form von H2O frei, zwischen 413 und 437 °C noch einmal 12,83 Gew.-% in Form von Cl.
Eigenschaften
Morphologie Die erste umfangreichere kristallographische Beschreibung von Botallackit-Kristallen aus „Wheal Cock“ (als „Bottolackit“ (sic!) in einer Arbeit über Atacamit) stammt von Victor Leopold Ritter von Zepharovich. Obwohl die Flächenformen ganz offensichtlich nicht richtig indiziert sind, wird der Habitus der Kristalle exakt beschrieben.
Moderne kristallographische Charakterisierungen von Botallackit-Kristallen sind erst über 130 Jahre später erfolgt. Danach bildet Botallackit krustige Aggregate aus winzigen und verschachtelten, kristallographisch meist nur undeutlich ausgebildeten, bis 3 mm großen Kristallen, wobei ein Ausnahmefund am cornischen „Cligga Head“ Kristalle bis zu 9 mm Länge lieferte. An unterschiedlichen Fundorten weisen die Botallackitkristalle auch unterschiedliche Kristalltracht und unterschiedlichen Kristallhabitus auf. Botallackit aus der „Levant Mine“ bildet dünntafelige Kristalle mit rechteckigem Umriss, die leicht parallel gestreckt sind. Tragende und trachtbestimmende Form ist das Basispinakoid {001}, dazu treten das vordere Pinakoid {100}, das meist nur undeutlich ausgebildete seitliche Pinakoid {010} und das hauptsächlich kantenabstumpfend in Erscheinung tretende Prisma {011}. Botallackit-Kristalle vom „Graf-Hohenthal-Schacht“ sind nahezu isometrisch und blockig-prismatisch ausgebildet, leicht parallel {100} gestreckt und zeigen in ihrer Kristalltracht die Pinakoide {001}, {010} und {100}. Die unterschiedliche Ausbildung der Kristalle beider Vorkommen ist gut in den nebenstehenden Kristallzeichnungen zu erkennen. Daneben findet sich Botallackit in blättrigen oder schuppigen Aggregaten sowie derb.
Physikalische und chemische Eigenschaften Die Farbe der Kristalle und Aggregate des Botallackits je nach Kristallgröße berggrün, bläulichgrün bis grün und smaragdgrün oder sogar blaugrün bis grünlichblau. Seine Strichfarbe ist hingegen weiß oder grünlichweiß. Die Oberflächen der je nach Größe und Farbintensität durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen einen glas- bis perlmuttartigen Glanz auf.
Botallackit besitzt eine sehr vollkommene Spaltbarkeit parallel zu {100} bzw. senkrecht zu den Flächen des Basispinakoids {001}, bricht aufgrund seiner Sprödigkeit aber ähnlich wie Amblygonit, wobei die Bruchflächen uneben ausgebildet sind.
Die gemessene Vickershärte VHN25=310 ± 30 kg/mm2 entspricht einer Mohshärte von 4,5. Damit gehört Botallackit zu den mittelharten Mineralen, die sich wie die Referenzminerale Fluorit und Apatit mehr oder weniger leicht mit einem Taschenmesser ritzen lassen. Die gemessene Dichte für Botallackit beträgt ≈ 3,6 g/cm³, die berechnete Dichte liegt bei 3,60 g/cm³.
Im Dünnschliff sind die Botallackitkristalle und -kornaggregate blass bläulichgrün. Sie weisen ein moderates Relief auf und sind schwach pleochroitisch in Schattierungen von bläulichgrünen Tönen. Unter gekreuzten Polaren zeigen sich eine hohe Doppelbrechung sowie Interferenzfarben der dritten Ordnung. Wenn die Partikel dünner sind, erscheinen mit blaugrauen Tönen leicht anomale Interferenzfarben der ersten Ordnung. Beim Blick durch ein Chelsea-Filter ändert sich das Erscheinungsbild des Botallackits nicht.
Vor dem Lötrohr und gegen Säuren und Ammoniak verhält sich Botallackit wie Atacamit. Letzterer gibt vor dem Lötrohr im Kölbchen Wasser und wird schwarz. Schmilzt auf Kohle und färbt schon, ohne vorher mit Salzsäure befeuchtet zu sein, die Lötrohrflamme deutlich blau. Gibt in der Oxidationsflamme zwei Beschläge, einen bräunlichen und einen graulichweißen, die sich bei Berührung mit der Reduktionsflamme verflüchtigen. Gibt bei längerem Blasen eine Kugel von metallischem Kupfer. Löslich in Säuren sowie auch in Ammoniak, noch rascher in siedender Cyankalium-Lösung. Dagegen sehr widerstandsfähig gegen Wasser. Sehr empfindlich gegenüber Laugen und Ammoniak, bereits von schwachen Säuren wie Essigsäure, Zitronensäure und Ameisensäure leicht angreifbar.
Modifikationen und Varietäten