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Kristallzüchten

Erfahre, wie du mit einfachen Materialien faszinierende Kristalle herstellen kannst. Vom industriellen Kristallwachstum bis zum eigenen Versuch daheim – hier erfährst du alles Wichtige über Techniken und Abläufe. Neugierig geworden? Das und vieles mehr findest du im folgenden Text!

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Die Autor*innen
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André Otto
Kristallzüchten
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse

Kristallzüchten Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Kristallzüchten kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, in welchen Bereichen Kristalle verwendet werden.

    Tipps

    Erinnere dich, welche Eigenschaften Kristalle haben.

    Lösung

    In den Bereichen, in denen Kristalle verwendet werden, ist entweder ihre Kristallstruktur und/oder ihre Fähigkeit zur entsprechenden Lichtbrechung wichtig. Durch Struktur und Lichtbrechung erhalten Schmucksteine ihre Schönheit. Die Kristallgitterstruktur ermöglicht den Schmuck- und Edelsteinen eine Haltbarkeit, die Jahrhunderte überdauert (z.B. die Kronjuwelen des englischen Königshauses). Auch in der elektrischen und optischen Industrie spielt die Lichtbrechung und Reflexion von Licht eine große Rolle.

    Zwar werden Salze auch in der Ernährung und der Landwirtschaft verwendet, hier spielt aber weder ihre Struktur noch ihre Fähigkeit zur Lichtbrechung eine große Rolle. In diesen Bereichen ist die Zusammensetzung der Salze und damit ihre Wirkung wichtiger und große Kristallstrukturen eher ungünstig.

  • Stelle die Materialien zusammen, die für die Herstellung von Kristallen wichtig sind.

    Tipps

    Gehe im Kopf durch, wie man Kristalle züchtet. Dann fällt dir auch ein, was du brauchst.

    Lösung

    Vielen hilft es beim Lernen von Versuchsaufbauten, wenn sie sich beschriftete Skizzen selbst erstellen. Eine Material- oder Geräteliste hilft immer dann sehr gut, wenn man selbst das Experiment durchführen möchte, da man dann alles zusammen hat und nicht während das Experiment schon läuft noch Material zusammensuchen muss.

    Hier noch einmal die vollständige Materialliste:

    • 2. Bechergläser
    • Spatellöffel
    • Wollfaden
    • glatter Garnfaden (z.B. Nähseide)
    • Holzstäbchen
    • Kühlschrank
    • Filterpapier
    • Messer
    • Trichter
    • wasserlösliches Salz
    • Wasser

  • Bestimme die Löslichkeiten folgender Salze in Wasser.

    Tipps

    Vergleiche die Werte der anderen Salze mit einem bekannten Salz, wie Natriumchlorid.

    Lösung

    Die Löslichkeit von Salzen gibt an, wie viel Gramm Salz sich in einem Liter Wasser lösen.

    Damit ist die vollständige Lösung des Salzes im Wasser gemeint.

    Betrachte einmal den Wert für Natriumchlorid: Kochsalz kennst du und weißt, dass es sich gut in Wasser löst. Es hat eine Löslichkeit von 358 g/l. Das bedeutet, dass du 358 g Kochsalz im Wasser vollständig lösen kannst. Salze, deren Löslichkeit über dem Wert von Natriumchlorid liegt, sind also gut löslich. Bei Salzen wie NaF erkennt man schon ein deutlich schlechteres Lösungsverhalten, auch wenn sich immerhin noch rund 42 Gramm in einem Liter Wasser lösen lassen. Ab 1-10 g/l spricht man von schwer löslichen Salzen. Unter diesem Wert sind Salze sehr schwer löslich bis unlöslich.

    Vergleicht man die Löslichkeit von Salzen, so ist es auch wichtig darauf zu achten, bei welcher Temperatur die Salze gelöst werden. Vielleicht ist dir schon aufgefallen, dass sich Kochsalz in heißem Wasser besser löst als in kaltem. So ist das bei vielen Salzen. Wasser nimmt mehr Salz auf, wenn es warm ist. Das bedeutet, dass du mehr Salz brauchst bis die Lösung gesättigt ist. Auf diese Weise zubereitete Salzlösungen eignen sich besonders gut zum Kristalle züchten.

  • Benenne folgende Metallsalzkristalle.

    Tipps

    Jedes Metall-Ion beeinflusst die Farbgebung der Kristalle.

    Überlege dir einmal, ob dir schon farbige Verbindungen in der Umwelt aufgefallen sind und woraus sie bestehen könnten. Rost ist zum Beispiel bräunlich und Kirchendächer werden mit der Zeit grünlich türkis.

    Lösung

    Bei der Zusammensetzung von Ionengittern ist das Metall-Ion sehr wichtig. Anhand der Färbung lässt sich auch bei natürlichen Mineralien voraussagen, welche Metall-Ionen für die Farbe zuständig sind.

    Kupfer-Ionen sind oft für ein leuchtendes Blau bis Türkis verantwortlich. Chrom-Ionen können ein tiefes Rot erzeugen, aber auch grüne Kristalle hervorbringen. Kobalt-Ionen bilden oft rot-violette Salze. Eisen-Ionen können braun-gelbliche, orange oder auch rote Färbung bei Kristallen verursachen. Nickel ist für die hellgrüne Farbgebung bekannt.

    Das Wissen über die farbgebende Wirkung der Metall-Ionen findet auch Verwendung in der Herstellung von Buntglas. Hier werden häufig Schwermetalloxide verwendet, um dem Glas die bunte Färbung zu verleihen.

  • Stelle eine Versuchsanordnung zum Kristallzüchten her.

    Tipps

    Beachte, bei welchem Schritt welcher Faden verwendet wird.

    Lösung

    Die entscheidenden Schritte, die dazu führen, dass dir die Kristallzüchtung gelingt, sind:

    1. Herstellen der gesättigten Salzlösung
    2. Erst den Wollfaden in die Salzlösung hängen und Impfkristalle züchten
    3. Die Impfkristalle an den glatten Faden hängen und wieder in die Salzlösung geben
    Bei der Züchtung von Kristallen ist die Einhaltung der Anleitung sehr wichtig.

    Tipp: Damit sich das Salz besser im Wasser löst, kann man das Wasser erwärmen.

  • Nenne die chemische Formel zu folgenden Kristallnamen.

    Tipps

    Erinnere dich, welche Kristalle aus dem Vernuil-Verfahren kommen.

    Diamant und Graphit sind aus den gleichen Atomen aufgebaut.

    Quarz ist in seiner Zusammensetzung nichts anderes als Glas und Sand.

    Lösung

    In der Natur kommen Kristalle und Salze nur sehr selten in Reinform vor. Deshalb sind große Diamanten oder Rubine auch so wertvoll. Sieht man sich aber mal ihre chemische Zusammensetzung an, stellt man fest, dass sie gar nicht so besonders aufgebaut sind. Diamant besteht zum Beispiel einfach aus Kohlenstoffatomen und der Saphir aus Aluminiumoxid. Aluminiumoxid ist eigentlich ein farbloses Pulver. Die Farbigkeit entsteht durch zusätzliche Metall-Ionen. Auch Quarz besteht nur, genau wie Strandsand, aus Siliciumdioxid. Der Topas ist ein Oxid, der sowohl Aluminium als auch Silicium enthält. Besonders wertvoll werden die Edelsteine dann in der Verarbeitung, wenn sie geschliffen werden. Die ursprüngliche Form des Gesteins ist bei Schmucksteinen nicht immer zu erkennen.