Kristalle züchten

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Diese Seite basiert auf Teilen einer Facharbeit von Christoph A. Krautkrämer.



 
 
Salzkristalle züchten

Inhaltsverzeichnis

Was sind Kristalle?

Kristalle ... das sind doch Edelsteine und Diamanten, oder? Nicht nur! Die genannten sind nur wenige von vielen. Kristalle findet man überall, ob nun Zucker und Salz in der Küche, der Schnee vor der Haustür oder der Sand auf dem Spielplatz. Doch was ist die Gemeinsamkeit; was macht einen Kristall zum Kristall? Im Gegensatz zu den antiken Philosophen, für die Kristalle nur die trockene, stabile Form von Wasser war, fasst man heute unter dem Begriff Kristall Stoffe zusammen, dieser mikroskopischer Ebene (ganz klein) einen ganz bestimmten Aufbau aufweisen.

Das Besondere an Kristallen ist die sogenannte Elementarzelle. Dies ist der kleinste Baustein des Kristalls, der alle wesentlichen Eigenschaften des Kristalls aufweist. Die Elementarzelle besteht aus kleinsten Teilchen, den sogenannten Atomen die in einem ganz typischen Muster angeordnet sind (z.B. Auf den Ecken eines Quadrats). Der Kristall wächst, indem an einer Elementarzelle eine weitere Elementarzelle wächst - und daran eine weitere und eine weitere... Bei ungestörtem Kristallwachstum spiegelt sich die Form der Elementarzelle in dem makroskopischen (ganz groß) Erscheinungsbild des Kristalls wieder.

Kristalle in der Natur

Die meisten Kristalle gibt es natürlich in der Natur, ob in den Zellen von Lebewesen oder als Mineralien eingeschlossen in Gestein. Dies sind nur zwei Punkte von vielen. Kristalle findet man überall: Schneeflocken am Fenster, Nierensteine im Körper, Quarze und Diamanten in den Bergen und viele mehr. Der Seeigel zum Beispiel besitzt Stacheln mit aus kristallinem Calcit. Diese Stacheln sind millimeterdünn, aber bis zu 40 Zentimeter lang. Des weiteren gibt es magnetische Bakterien, die in ihrem Körper Ketten von Magnetitkriställchen tragen.

Kristalle in der Industrie

In der Industrie werden Kristalle vielfältig eingesetzt. Oft werden künstlich hergestellte Siliziumkristalle zur Herstellung von Mikrochips benötigt. In der Uhrenproduktion ist der Quarzkristall von großer Bedeutung. Und seit man nun vor einigen Jahren einige Verfahren zur Diamantensynthese entwickelt hat, werden diese mittlerweile auch industriell hergestellt, meist zur Beschichtung von Schneide- und Schleifwerkzeugen.

Kristallzucht

Will man nun Kristalle selbst herstellen, sollte man wissen, das es nicht genügt, irgendwelche chemischen Prozesse in Gang zu bringen und sofort einen Schönen Kristall vor sich zu haben. Auf die Schnelle entstehen nur sog. Realkristalle, welche meist stark ausgeprägte Kristallbaufehler haben oder denen man mit bloßen Auge gar nicht ansieht, dass es sich um Kristalle handelt. Um einen Idealkristall in einer wässrigen Lösung herzustellen gibt es zwei Verfahren. Die Unterkühlungsmethode und die Verdampfungsmethode von der wir uns die Unterkühlungsmethode genauer anschauen.

Die Unterkühlungsmethode

Bei der Unterkühlungsmethode wird eine bei hoher Temperatur gesättigte Lösung langsam unter Verschluss abgekühlt. Beim Absinken der Temperatur wird die Lösung übersättigt. Um dem entgegenzuwirken scheidet der gelöste Stoff in Form von Kristallen ab. Je langsamer dies geschieht, umso idealer wird der entstehende Kristall, da sich die Moleküle dann an Baufehler des Kristalls setzen und dies beheben.

Um aus diesem kleinen Impfkristall nun einen größeren Kristall zu züchten befestigt man diesen an einem Faden und hängt ihn in eine gesättigte Lösung. Am Besten so, dass der Kristall möglichst mittig hängt, so dass er ungestört wachsen kann. Die Lösung sollte unbedingt gesättigt sein, da der Kristall sonst schrumpft und sich vom Faden lösen kann. Da nun der Kristall in der Mitte einen „Störfaktor“ darstellt werden sich die Moleküle (die kleinsten Teilchen von) vornehmlich dort anlagern, wenn man ihnen „genug Zeit gibt“. Leider stellt der Faden auch seine Störung dar, wodurch sich auch dort kristalline Ablagerungen bilden, die das Kristallwachstum stören. Mit der Zeit werden sich auch am Boden kleine Impfkristalle bilden, da diese das Wachstum des zentralen Kristalls verlangsamen, sollte man diese gelegentlich entfernen.


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Kristalle züchten (https://wiki.zum.de/wiki/Kristalle_z%C3%BCchten)