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Chemie des Turmalins
 
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Schörl Elbait Uvit grün
Uvit rot
 
Turmaline kommen in fast allen Farben vor. Sie enthalten eine extrem komplizierte Kristallstruktur. Im Turmalinkristall haben sich jeweils sechs Sauerstoff-Atome mit 18 Silicium-Atomen zu einem Ringsilicat zusammengeschlossen, so dass ein Si6O1812−-Ion entsteht. Außerdem sind Borat-Ionen BO33− und Hydroxid-Ionen OH enthalten. Diese alle zusammen bilden ein negativ geladenes Grundgerüst. In das Gerüst eingelagert sind positiv geladene Metall-Ionen. Die chemische Formel für einen Turmalin lässt sich in etwa so angeben:
 
A B C (OH)4(BO3)33−(Si6O18)12−
 
Die Buchstaben A, B und C symbolisieren die verschiedenen Metall-Ionen im Turmalin:

A: In der Regel Na+ oder Ca2+
B: Li+, Mg2+ oder Fe2+
C: Al3+, Fe3+, Cr3+ oder Ti3+
 
Je nach Besetzung der Metall-Ionen erhält man verschiedene Varietäten, die dem Mineraliensammler unter bestimmten Namen bekannt sind. Im Kristallgitter des Turmalins werden 25 negative Anionen-Ladungen durch 25 positive Kationen-Ladungen ausgeglichen:

 
Name Farben chemische Formel
Schörl schwarz Na+Fe32+Al63+(OH)4(BO3)33−(Si6O18)12−
Chromdravit grün Na+(Mg32+)(Cr53+,Al3+)(OH)4(BO3)33−(Si6O18)12−
Elbait grün: Verdelith 
rot: Rubellit 
blau: Indigolith
Na+(Li1,5+Al1,53+)Al63+(OH)4(BO3)33−(Si6O18)12−
Uvit orange, gelb, grün Ca2+Mg32+(Al53+Mg2+)(OH)4(BO3)33−(Si6O18)12−
 
 
Turmaline sind praktisch unlöslich in Säuren und sehr schwer schmelzbar. Der Schörl schmilzt bei etwa 1100° Celsius, der Elbait erst bei 1500° Celsius. Daher ist ein chemischer Nachweis sehr schwierig. Auf der Härteskala nach Mohs besitzt der Turmalin die Mohs-Härte 7. Er ist damit etwa so hart wie Quarz und kann von einem Topas der Härte 8 oder von einem Korund der Härte 9 geritzt werden. Der Turmalin zeigt keine typische Spaltbarkeit, der Bruch ist uneben und muschelig. Nur in seltenen Fällen lässt sich anhand des Bruches das trigonale Kristallsystem des Turmalins erkennen.
  
Bei einer Erwärmung laden sich die Enden eines Turmalinkristalles elektrisch auf. Das Phänomen nennt man auch Pyroelektrizität. Wie die Quarze besitzen Turmaline auch Piezoelektrizität: Eine angelegte elektrische Spannung verändert die Länge des Kristalls und umgekehrt bewirkt eine Druckausübung eine elektrische Aufladung. Daher können Turmaline zur Herstellung von Schwingquarzen für Uhren verwendet werden. Die Entdeckung der Piezoelektrizität gelang Jacques Curie und Pierre Curie (dem Nobelpreisträger und Ehemann von Marie Curie) im Jahr 1880 am Turmalin.


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Turmalin-Längsschnitt in normalem und in polarisiertem Licht


Wie der Calcit zeigt ein durchscheinender Turmalinkristall Doppelbrechung. In Zusammenhang mit dieser Eigenschaft steht ein besonderes Phänomen: Je nach Blickrichtung erscheinen manche farbigen Turmalinkristalle in unterschiedlichen Farben. Man nennt das Phänomen auch Pleochroismus. Besonders schön lässt sich das Phänomen beobachten, wenn man einen Längsschnitt mit einem Polarisationsfilter betrachtet. Im polarisierten Licht werden einige Farbzonen intensiver.



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