4. Kristallzucht

4.1 Kristallwachstum

Das Kristallwachstum ist vergleichbar mit dem eines Baumstammes aber eher noch mit dem Bau einer Pyramide. In Beiden Fällen wird stufenweise Schicht um Schicht angelagert. Während jedoch beim Baumstamm die neuen Bausteine innen angelagert werden, geschieht dies bei der Pyramide von außen. Kristalle wachsen wie die Pyramide durch äußere Anlagerung einer Substanz, es entsteht ein regelmäßiges, dreidimensionales Gitter. Damit ein Kristall pro Tag etwa ein bis zwei Millimeter wächst, müssen sich in jeder Sekunde Hunderte von Teilchenschichten anlagern. Bei ausreichender Stoffzufuhr können Kristalle nahezu unbegrenzte Größen erreichen, man hat bis zu 100 t schwere Kristalle gefunden! Ein besonders schönes Exemplar befindet sich ganz in unserer Nähe, nämlich im Kristallbad in Stein bei Nürnberg.

Abb. 10: Verschiedene Wachstumsstadien eines Quarzkristalls

Wegen dem streng geordneten Gitteraufbau bildet eine Substanz in der Regel immer dieselbe Kristallgestalt aus. Diese Formkonstanz geht so weit, dass eine aus einem Kristall geschaffene Kugel, die wieder günstigen Wachstumsbedingungen ausgesetzt wird, zuerst die ebenen Flächen und die fehlenden Ecken nachbildet, bevor ein allgemeines Größenwachstum einsetzt. Natürlich sind die einzelnen Kristalle einer Substanz nicht immer vollkommen identisch, sie unterscheiden sich durchaus in den einzelnen Proportionen ihrer Flächen, wie man in Bild 11 sehr schön erkennen kann.

Bild 11: verschiedene Seignettesalzkristalle

4.2 Züchtung von idealen Einkristallen

Um schöne Kristalle zu züchten benötigt man zuerst einmal eine ausreichende Menge von dem Salz aus dem der Kristall nachher sein soll, je nach Salz und gewünschter Kristallgröße, etwa 100 - 500g. Außerdem braucht man destilliertes Wasser. Aus dem Salz und dem Wasser stellt man eine gesättigte Lösung her. Für die Züchtung meiner Seignettesalzkristalle habe ich zwei Methoden angewandt, die beide auf einer Übersättigung der Salz-Wasser- Lösung beruhen, die Übersättigung wird aber jeweils unterschiedlich erziehlt

4.2.1 Verdunstungsmethode

Diese Methode beruht auf dem gleichen Prinzip, wie die Salzgewinnung in Mittelmeerländern; man leitet Meerwasser in flache Gräben, das Wasser verdunstet, und Salz bleibt zurück. Durch eine Verringerung der Flüssigkeitsmenge in einer Lösung werden also eine Übersättigung und schließlich eine Abscheidung von fester Substanz erzielt. Bei der Verdunstungsmethode läuft der Kristallwachstum dementsprechend ab; aus der Lösung verdunstet Flüssigkeit, Salz bleibt zurück und lagert sich an der Kristalloberfläche vorhandener Kristalle an oder bildet neue Kristalle. Um mit der Verdunstungsmethode große Kristalle zu züchten braucht es allerdings etwas Zeit, bei mir hat es teilweise 2 bis 3 Monate gedauert. Das Warten hat sich allerdings gelohnt, bei der Verdunstungsmethode sind schöne durchsichtige Kristalle mit wenigen Fehlstellen entstanden.

Bild 12: Seignettesalzkristall gezüchtet nach der Verdunstungsmethode

4.2.2 Abkühlungsmethode

Bei fast allen Salzen nimmt die Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur zu, und sinkt bei Abkühlung der Lösung wieder ab. Da man in einer vorgegebenen Menge Wasser nur eine bestimmte Menge Salz lösen kann, kristallisiert beim Absinken der Temperatur der Salzüberschuss aus, es entstehen Kristalle! Je nachdem wie schnell der Kristallwachstum vonstatten gehen soll, kann man die Lösung in den Kühlschrank stellen oder auch über mehrere Wochen kontinuierlich Abkühlen. Das Abkühlen über mehre Wochen erweißt sich jedoch als etwas schwierig, da man die Lösung jeden Tag nur minimal abkühlen darf und wer hat schon einen Raum in dem man die Temperatur Tag für Tag um ein halbes Grad senken kann. Bei meiner Kristallzucht habe ich die Lösung in den Kühlschrank gestellt, hier haben sich bereits nach ein zwei Tagen Kristalle mit einigen cm Durchmesser gebildet. Allerdings waren die Ergebnisse auch nicht so berauschend, die Kristalle enthielten viele Fehlstellen und Verwachsungen, außerdem waren sie eher milchig trüb als durchsichtig. Im Endeffekt kann man also sagen, die Kristalle die ich mit der Verdunstungsmethode gewonnen habe waren um einiges schöner als die, die ich nach der Abkühlungsmethode gezüchtet habe. Allerdings war der Zuchtvorgang bei der Verdunstungsmethode auch um einiges länger.

Bild 13: Seignettesalzkristall gezüchtet nach der Abkühlungsmethode

4.2.3 Herstellung und Präparation von Impfkristallen

Zur Züchtung von „Einkristallen“ habe ich einen so genannten Impfkristall aus Seignettesalz verwendet. Zur Herstellung dieses Impfkristalls wurde etwa 50 ml destilliertes Wasser in ein Glas gefüllt und so lange Salz dazu geschüttet, bis eine gesättigte Lösung entstand.Danach wurde die Lösung filtriert und an einen erschütterungsfreihen Ort gestellt. Die Temperatur an diesem Ort war etwas geringer als die des Wassers, da die Lösung sonst nicht mehr gesättigt gewesen wäre (siehe 4.2.2), und die ganze Prozedur damit viel länger gedauert hätte. Nach etwa einem Tag haben sich entsprechend der Verdunstungsmethode (siehe 4.2.1) kleine Kristalle am Boden der Lösung abgeschieden.

Bild 14: Impfkristalle aus Seignettesalz

Von diesen Kristallen habe ich einen möglichst glatten, gleichmäßigen aus der Lösung genommen und einen Nylonfaden daran befestigt. Den Nylonfaden habe ich an ein Holzstäbchen gebunden und dann den Kristall in eine gesättigte Seignettesalzlösung gehängt. die ganze Anordnung wurde abgedeckt um eine Verschmutzung der Lösung zu vermeiden. Nun bin ich entsprechend der Verdunstungs- bzw. der Abkühlungsmethode vorgegangen, wobei dann meine Versuchskristalle entstanden.

Bild 15: Impfkristall hängt in einer Salzlösung