Geheimnis um Stinkspat gelüftet

Stinkspat (rechts) ist eine dunkelviolette Form des Flussspat, die elementares Fluor enthält. Quelle: (c) Wiley-VCH (idw)

Warum stinkt der so genannte Stinkspat, ein Fluorit-Mineral, das unter anderem in der Oberpfalz gefunden wird, so unangenehm stechend beim Zerkleinern? Münchner Wissenschaftler haben des Rätsels Lösung gefunden und damit nicht nur eine etwa 200 Jahre währende kontroverse Diskussion beendet, sondern gleichzeitig eine als unumstößlich geltende Lehrbuchmeinung revidiert: In der Zeitschrift Angewandte Chemie zeigen die Forscher, dass elementares Fluor den Gestank verursacht. Damit ist nun eindeutig belegt, dass Fluor entgegen bisherigen Annahmen doch elementar in der Natur vorkommt.

Elementares Fluor (F2) ist ein extrem reaktives Gas, das so gut wie alle Materialien angreift, sogar Laborglasgeräte zerfrisst es. Chemisch gebundene Fluoratome in anorganischen oder organischen Verbindungen sind – wohl dosiert – dagegen harmlos und ausgesprochen nützlich, etwa in fluoridhaltiger Zahnpasta, in Flammschutzmitteln oder in Teflon. Kein Wunder, dass Chemiker bislang überzeugt waren, dass Fluor in der Natur nicht elementar vorkommen kann, sondern nur als Fluorid-Ion, beispielsweise in Mineralien wie Fluorit (Flussspat, CaF2).

Eine spezielle Sorte des Fluorits kommt unter anderem in der Grube „Maria“ in Wölsendorf in der Oberpfalz vor. Was an diesem Mineral so auffällig ist, ist sein unangenehmer Geruch, der einem in die Nase sticht, sobald man diesen so genannten „Stinkspat“ zerkleinert. Aber was verursacht den Gestank? Seit fast 200 Jahre ist sich die Fachwelt darüber uneinig. Eine Reihe bedeutender Chemiker, darunter auch Friedrich Wöhler (1800-1882) und Justus von Liebig (1803-1873), diskutierten verschiedene Substanzen als Ursachen für den Geruch. So wurden über die Jahre neben elementarem Fluor auch Iod, Ozon, Phosphor-, Arsen-, Schwefel- und Selenverbindungen, Chlor, hypochlorige Säure und fluorierte Kohlenwasserstoffe für den Geruch verantwortlich gemacht.

Florian Kraus von der TU München sowie Jörn Schmedt auf der Günne und Martin Mangstl von der Ludwig-Maximilians-Universität München haben nun gemeinsam den Direktnachweis erbracht: Elementares Fluor ist der Schuldige, der den unangenehmen Geruch verursacht. Mit Hilfe der 19F-Kernmagnetresonanz-Spektroskopie (NMR-Spektroskopie) konnten sie erstmals direkt zeigen, dass elementares Fluor im Stinkspat enthalten ist.

Aber wie kann das sein bei einem derart reaktiven Gas? Wie die Forscher erläutern, enthält Stinkspat winzige Mengen an Uran, das zusammen mit den entstandenen radioaktiven Tochternukliden permanent Strahlung in das umgebende Mineral abgibt. Fluorit wird dadurch in Calcium und elementares Fluor gespalten. Es entstehen Calciumcluster, die dem Stinkspat seine dunkelviolette Farbe verleihen. Das Fluor liegt in Form von kleinen Einschlüssen vor, wo es durch nicht-reaktiven Fluorit vom Calcium abgeschirmt wird – und bleibt so in elementarer Form erhalten.

Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (idw)