Chalkonatronit (IMA-Symbol Chna) ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Carbonate und Nitrate“ mit der chemischen Zusammensetzung Na2Cu[CO3]2·3H2O und damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Natrium-Kupfer-Carbonat.
Chalkonatronit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und bildet meist feinkörnige Krusten aus millimetergroßen, pseudohexagonalen oder lamellenförmigen Täfelchen mit einem seiden- bis perlmuttähnlichen Glanz auf den Oberflächen. Er kommt aber auch in Form von derben oder kugeligen Mineral-Aggregaten vor. Das Mineral ist durchsichtig und von hellblauer bis grünlichblauer Farbe. Auch seine Strichfarbe ist blassgrünlichblau.
Mit einer Mohshärte von 1 bis 2 gehört Chalkonatronit zu den weichen Mineralen, die sich bereits mit dem Fingernagel ritzen lassen.
Etymologie und Geschichte
Entdeckt wurde Chalkonatronit zuerst als Korrosionsprodukt auf drei antiken ägyptischen Bronzestatuen. Zwei der Funde stammen aus den hohlen Sockeln von Bronzefiguren aus der saitischen Zeit (663–630 v. Chr., vergleiche auch Spätzeit des Alten Ägyptens) und der dritte von der Unterseite eines Bronze-Rauchgefäßes aus der späten koptischen Zeit in Ägypten (vor dem 8. Jahrhundert n. Chr.). Über die genaue Herkunft der Bronzen ist nichts bekannt, vermutlich waren sie aber lange Zeit in der Erde vergraben.
Analysiert und erstbeschrieben wurde das Mineral von Clifford Frondel und Rutherford J. Gettens, die es in Anlehnung an dessen chemische Zusammensetzung aus Kupfer (altgriechisch χαλκός chalkós) und Natrium (arabisch naṭrūn; vergleiche auch Soda, englisch Natron) benannten. Die Erstbeschreibung wurde 1955 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. Im gleichen Jahr erfolgte auch die Bestätigung als neu entdeckte Mineralart bei der Publikation New mineral names im Fachmagazin American Mineralogist.
Da der Chalkonatronit bereits vor der 1958 gegründeten International Mineralogical Association (IMA) bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrer Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und der Chalkonatronit als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral bezeichnet. Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Chalkonatronit lautet „Chna“. Chalkonatrit ist zudem die erste von bisher insgesamt vier Mineralarten, deren Typlokalität in Ägypten liegt. Die weiteren Minerale Bahariyait (IMA2020-022), Marsaalamit-(Y) (IMA2024-050) und Elramlyit-(Ce) (IMA2025-057) wurden erst über 60 Jahre später entdeckt und anerkannt.
Das Typmaterial des Minerals wird in den Sammlungen der Geological Survey of Canada (GSC) in Ottawa (Kanada) unter der Inventarnummer 17254 (HT), im Harvard Mineralogical Museum (HMM) der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) unter der Inventarnummer 105237 (oder 105297) (CT) und im National Museum of Natural History (NMNH) in Washington, D.C. unter der Inventarnummer 112695 (T) aufbewahrt. Bei einer vierten Typmineralprobe ist der Aufbewahrungsort dem IMA-Mineralkatalog nach unbekannt. Ein möglicher Aufbewahrungsort für die letztgenannte Probe (Inventarnummer 1943.1121.6) könnte das Fogg Art Museum sein, an dem der Chemiker Rutherford J. Gettens bis 1951 arbeitete.
Klassifikation
In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Chalkonatronit zur gemeinsamen Mineralklasse der „Nitrate, Carbonate und Borate“ (Unterklasse Carbonate) und dort zur Abteilung „Wasserhaltige Carbonate ohne fremde Anionen“, wo er gemeinsam mit Gaylussit, Pirssonit, Soda, Thermonatrit und Trona in der „Thermonatrit-Soda-Gruppe“ mit der Systemnummer Vb/C.02 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 V/D.02-070. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Wasserhaltige Carbonate, ohne fremde Anionen“, wo Chalkonatronit zusammen mit Baylissit, Gaylussit, Pirssonit, Soda, Thermonatrit und Trona eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer V/D.02 bildet.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Chalkonatronit in die neu definierte Klasse der „Carbonate und Nitrate“, dort aber ebenfalls in die Abteilung „Carbonate ohne zusätzliche Anionen; mit H2O“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Mit großen Kationen (Alkali- und Erdalkali-Carbonate)“ zu finden, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 5.CB.40 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen und zuletzt 1997 veröffentlichten Systematik der Minerale nach Dana hat Chalkonatronit die System- und Mineralnummer 15.02.03.01. Das entspricht ebenfalls der Klasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Carbonate“. Hier findet er sich als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 15.02.03.
Chemismus
In der idealen, stoffreinen Zusammensetzung von Chalkonatronit (Na2Cu(CO3)2(H2O)3) besteht das Mineral im Verhältnis aus je zwei Teilen Natrium (Na), einem Teil Kupfer (Cu), zwei Teilen Kohlenstoff (C), neun Teilen Sauerstoff (O) und sechs Teilen Wasserstoff (H) pro Formeleinheit. Dies entspricht einem Massenanteil (Gewichtsprozent) von 16,21 Gew.-% Na, 22,41 Gew.-% Cu, 8,47 Gew.-% C, 50,78 Gew.-% O und 2,13 Gew.-% H.
Bei natürlichen Mineralproben von Chalkonatronit kann diese Zusammensetzung je nach Bildungsbedingungen und Stofftransport in geringem Umfang abweichen. So ergab die Analyse des Typmaterials eine durchschnittliche Zusammensetzung in der Oxidform 20,0 Gew.-% Natriumoxid (Na2O), 26,8 Gew.-% Kupfer(II)-oxid (CuO), 29,5 Gew.-% Kohlenstoffdioxid (CO2), 20,4 Gew.-% Wasser (H2O), 2,8 Gew.-% Blei(II)-oxid (PbO), 0,5 Gew.-% Siliciumdioxid (SiO2) und 0,6 Gew.-% Sesquioxide (R2O3).
Kristallstruktur
Chalkonatronit kristallisiert in der monoklinen Raumgruppe P21/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2) mit den Gitterparametern a = 9,70 Å; b = 6,10 Å; c = 13,78 Å und β = 91,8° sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.
Eigenschaften
Das Mineral wird durch Wasser teilweise zersetzt und ist in kalter Säure unter Aufbrausen vollständig löslich.
Bildung und Fundorte
Chalkonatronit wurde zwar ursprünglich als Bestandteil der Patina auf antiken Bronzeobjekten entdeckt, die charakteristisch für trockene Verwitterungsumgebungen zusammengesetzt ist. In dieser Patina wurden als Begleitminerale auch Cuprit und Atacamit nachgewiesen. Als seltenes Sekundärmineral bildet er sich aber auch in der Oxidationszone polymetallischer Lagerstätten, wo er unter anderem vergesellschaftet mit Azurit, Brochantit, Carrboydit, Epsomit, Georgeit, Gips, Glaukosphärit, nickelhaltigem Magnesit, Malachit, Paratacamit und Takovit auftreten kann.
Als seltene Mineralbildung konnte Chalkonatronit nur an wenigen Orten nachgewiesen werden, wobei weltweit bisher etwas mehr als 20 Vorkommen dokumentiert sind (Stand 2026). Außer auf den genannten Bronzeobjekten sind in Ägypten bisher keine weiteren, natürlichen Fundstätten bekannt.
In Deutschland wurde das Mineral bisher auf den Erzhalden des Bodentäler Reviers bei Iba (Bebra) in Hessen, in Mineralproben aus den Gruben Ludwig-Rudolf bei Braunlage und Glücksrad bei Oberschulenberg (Landkreis Goslar) in Niedersachsen, den Gruben Alexander und Bastenberg bei Ramsbeck (Hochsauerlandkreis) in Nordrhein-Westfalen, den Gruben Friedrichssegen am gleichnamigen Ort und Rosenberg sowie auf den Schlackenhalden der Blei- und Silberhütte bei Braubach im Rhein-Lahn-Kreis in Rheinland-Pfalz, der Kupfer-Silberhütte (Gottesbelohnung) bei Hettstedt und dem Voigt-Steinbruch bei Mansfeld in Sachsen-Anhalt sowie im Bergbaugebiet Annaberg-Buchholz in Sachsen gefunden.
In der Schweiz ist mit dem Salzbergwerk Bex im Kanton Waadt bisher nur ein Fundort bekannt.
Der bisher einzige bekannte Fundort in Österreich liegt an der Zunderwand des Predigerstuhls nahe Radenthein in Kärnten.
Weitere bekannte Fundorte liegen unter anderem in Australien, Chile, Kanada, Namibia, Polen, Tschechien und den Vereinigten Staaten (Colorado, Michigan, Utah).
