3. Seignettesalzkristalle

3.1 Allgemeines über Seignettesalz

Der Seignettesalzkristall ist einer der wichtigsten piezoelektrischen Kristalle, sein Piezoeffekt ist um ein vielfaches stärker als der des Quarzkristalls, da der Seignettesalzkristall aber meist zu weich ist, oder andere negative Eigenschaften hat wird er selten in der Technik eingesetzt, deshalb wird ihm im Bereich der Piezoelektrizität auch weniger Bedeutung zugemessen als dem Quarzkristall. Ich selbst habe Seignettesalzkristalle für meine Facharbeit gezüchtet und möchte deshalb etwas näher auf sie eingehen. Die korrekte chemische Bezeichnung für Seignettesalz oder auch Rochellesalz lautet Kaliumnatriumtartrat (Formel: NaKC4H4O6, 4H2O), es wurde erstmals im Jahre 1655 von Pierre Seignette, einem Apotheker aus La Rochelle (Frankreich) synthetisiert. Seignettesalz ist ein farbloses Doppelsalz der Weinsteinsäure. Man kann es in Wasser sehr gut lösen, in Alkohol aber kaum, sein Schmelzpunkt liegt zwischen 70° und 80°C. Bei 100°C verliert das Doppelsalz drei Wassermoleküle, das letzte Wassermolekül verschwindet bei rund 135°C, bei 220°C zerfällt das Salz ganz. Die Schallgeschwindigkeit im Seignettesalz beträgt 4000m/s, seine Bruchfestigkeit etwa 150 bis 180 kg/cm2 und seine Dichte 1,775g/cm3. Seignettesalz wird unter der Kodebezeichnung E337 als Zusatz in Lebensmitteln verwendet, entweder als Puffer, Antioxidationsmittel, Emulgator oder Stabilisator. Es kommt ebenfalls in der Medizin zur Anwendung, und zwar als Mittel zur Reinigung des Darms.

3.2 Einordnung des Seignettesalzes in eine Kristallklasse

Seignettesalz hat die Eigenschaft, dass es je nach Temperatur auf zwei verschiedene Arten kristallisieren kann. Unterhalb von 255K und oberhalb von 297K gehört der Seignettesalzkristall dem rhombischen Kristallsystem an, dazwischen ist er monoklin, die Kristallklasse ist jeweils rhombisch-disphenoidisch oder monoklin-sphenoidisch. Beide Punktgruppen erfüllen die Vorrausetzungen für Piezoelektrizität in der monoklin-sphenoidischen Kristallklasse sind sogar die Bedingungen für Pyroelektrizität gegeben. Im Folgenden möchte ich kurz näher auf die Eigenschaften dieser Punktgruppen eingehen. Die rhombisch-disphenoidische Punktgruppe Das Kristallgitter im rhombischen System besteht aus drei verschieden langen Gittervektoren a, b und c, die jeweils senkrecht aufeinander stehn. Die rhombisch disphenoidische Kristallklasse besitzt drei zweizählige Drehachsen, keine Spiegelebenen, mehrer polare Achsen und natürlich kein Symmetriezentrum!

Abb. 8: rhombisch-disphenoidische Kristall

Die monoklin-sphenoidische Punktgruppe Die Gittervektoren a, b und c im monoklinen Kristallsystem sind unterschiedlich lang, während a & c und a & b jeweils senkrecht aufeinander stehen, schließen b & c keinen rechten Winkel ein! In der monoklin-sphenoidischen Punktgruppe ist eine Drehachse vorhanden, die gleichzeitig eine polare Achse ist. Diese Kristallklasse weißt keine Spiegelebenen und logischerweise auch kein Symmetriezentrum auf!

Abb. 9: monoklin-sphenoidischer Kristall

Innerhalb einer Kristallklasse treten viele verschiedene Körperformen auf. Sie besitzen alle die Symmetrieelemente der Kristallklasse, weisen aber infolge von Flächen in allgemeiner und spezieller Lage ein unterschiedliches Aussehen auf. Man kann also nicht davon ausgehen, dass alle Kristalle einer Kristallklasse gleich oder ähnlich aussehen, vielmehr besitzen die Formen einzelner Punktgruppen eine sehr große Variationsbreite.Beispielsweise ist der rhombisch-disphenoidische Kristall, der in Abbildung 10 dargestellt wird, nur eine spezielle Form des rhombisch-disphenoidischen Kristallsystems und gleicht nur in sehr abstrakter Weise der des Seignettesalzkristalles! Im Internet bin ich auf eine Homepage gestoßen, die die große Vielfältigkeit der einzelnen Oberflächenformen einer Punktgruppe sehr schön verdeutlicht. Die Seite enthält ein Programm, dass es einem ermöglicht, seinen eigenen Kristallformen zu entwerfen, man muss lediglich eine Kristallklasse wählen, und kann dann einzelne Flächen hinzufügen oder wegnehmen. Abschließend kann man sagen, dass es einem Leihen mit beschränkten Mitteln aufgrund der großen Variationsbreite von Kristallformen, nicht möglich ist, Kristalle allein nach ihrem Aussehen einer Kristallklasse zuzuordnen. Beispielsweise, kann man beim Seignettesalzkristall beim Wechsel vom monoklinen zum rhombischen Kristallsystem, rein äußerlich keinerlei Änderung erkennen, lediglich durch die Änderung seiner piezo- und vor allem pyroelektrischen Eigenschaften kann man feststellen, dass der Kristall von einer Punktgruppe mit nur einer polaren Achse in eine mit mehreren polaren Achsen übergegangen sein muss!