Experimente zur Kristallzüchtung sind beliebt bei Kindern und Jugendlichen. Es ist nicht schwer, lässt sich einfach zu Hause durchführen und bringt beeindruckende Ergebnisse.
Aber was genau passiert eigentlich beim Prozess der Kristallentstehung? Was ist nötig, damit aus einem Wasser-Salz-Gemisch ein Kristall wachsen kann? Hier schauen wir es uns an.
Was passiert bei der Kristallzüchtung?
Eine einfache Methode zur Kristallzüchtung ist, sie aus einer Lösung von Kristallsalz (häufig Alaun) und Wasser zu züchten. Dabei passiert folgendes:
1. Herstellen einer gesättigten Lösung
Der erste Schritt ist es, das Kristallsalz in heißes Wasser einzurühren bis eine gesättigte Lösung entsteht. Das heißt, bis das Wasser kein Salz mehr aufnehmen kann und sich überschüssiges Salz am Boden absetzt und nicht mehr auflöst.
2. Von der gesättigten zur übersättigten Lösung
Anschließend gilt es den Übergang von der gesättigten in eine übersättigte Lösung einzuleiten, um so den Entstehungsprozess der Kristalle in Gang zu setzen.
Das kann auf zwei Wegen geschen:
- Durch Abkühlen
Kristallsalze wie Alaun sind in warmem Wasser besser löslich als in kaltem. Wenn das Wasser dann abkühlt, kann nicht mehr das gesamte Salz in der Flüssigkeit gelöst werden. Man sagt auch die Lösung ist übersättigt.
In Folge der Übersättigung lagern sich die Kristallbausteine – also die Moleküle, Atome oder Ionen, die zuvor in ungeordneter Form vorliegen – geordnet zusammen und verdichten sich. Es entsteht zunächst ein sogenannter Kristallisationskeim. Diesen kann man zwar mit bloßem Auge nicht sehen, aber er bildet die Basis dafür, dass sich Moleküle, Atome und Ionen dort anlagern können. Diese abgelagerten Bausteine werden für uns als kristallförmige Gebilde sichtbar. In der Fachsprache heißt das auch auskristallisieren. - Durch Verdunsten
Der zweite Effekt, der dieses Auskristallisieren hervorrufen kann, basiert auf dem Vorgang, dass das Wasser verdunstet. Dadurch, dass die Flüssigkeit weniger wird, kann ebenfalls nicht mehr das ganze Salz gelöst bleiben und es beginnt auszukristallisieren.
Einflüsse auf die Kristallentstehung
Die Form der Kristalle ist immer unterschiedlich. Beispielsweise bildet Kochsalz würfelförmige Kristalle aus, während aus Alaun Oktaeder entstehen. Wie die Kristalle nacher aussehen hängt also zum Einen von der Art des verwendeten Grundstoffes ab.
Aber auch die Geschwindigkeit des Entstehungsprozesses ist ausschlaggebend. Je nachdem wie schnell die Lösung abkühlt bzw. wie schnell die Flüssigkeit verdunstet, lagern sich die Kristallbausteine unregelmäßig ab, was zu unterschiedlichen Kristallen führt.
Außerdem kann die Kristallzüchtung durch Fremdkörper beeinflusst werden. Wenn man beispielsweise einen Wollfaden in die Kristallsalzlösung hängt, erleichtert dies das Ansetzen der Kristallbausteine.
Andere Möglichkeiten zur Kristallzüchtung
Es gibt noch weitere Wege zur Kristallzüchtung. Und zwar durch Schmelzen oder durch die Sublimation von Gasen. Diese Vorgänge sind jedoch komplizierter und wir haben uns hier auf die Wasserlösung beschränkt, da diese Versuche von Kindern am leichtesten selbst durchgeführt werden können.
Für die ersten Versuche zu Hause eignet sich am besten ein Kristallzucht-Set. Dabei handelt es sich um Experimentierkästen, die die benötigten Materialien enthalten und die Kristallzucht kindgerecht erklären.
Quellen und weiterführende Informationen:
- Chemieunterricht.de – Wie wächst ein Kristall?
- Wikipedia-Artikel zur Kristallzüchtung