Fast jeder Festkörper in der Natur besteht aus Kristallen, obwohl es sie in vielen verschiedenen Formen gibt. Größen und Farben, von wertvollen Kristallen wie Diamanten und Rubinen bis hin zu einzelnen Zuckerkörnern und Salz. Wenn Sie Salz durch ein Mikroskop betrachten, werden Sie feststellen, dass es aus winzigen würfelförmigen Kristallen besteht. Zuckerkristalle hingegen haben eine längliche Form mit schrägen Enden. Gängige kristallwissenschaftliche Projekte verwenden Salz, Bittersalz, Borax und Zucker, die in einer Wasserlösung gelöst sind.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Kristalle wachsen bei wärmeren Temperaturen schneller, da die Flüssigkeit, die das gelöste Material enthält, schnell verdunstet.
Bildung von Kristallen
Einige Kristalle, wie zum Beispiel:
- Salz-
- Zucker
- verdampfen
In beiden Fällen verbinden sich die Atome der Mineralien in konsistent wiederkehrenden Mustern zu Festkörpern, wodurch die Kristalle stark und hart werden. Dieser Vorgang wird als Kristallisation bezeichnet. Kristalle, die von einem bestimmten Mineral gebildet werden, folgen immer dem gleichen Wachstumsmuster; Salzkristalle sehen immer aus wie Salzkristalle und nicht wie Zuckerkristalle.
Faktoren, die das Kristallwachstum beeinflussen
Variablen, die das Kristallwachstum steuern, umfassen die Menge an gelöstem Material, Verdampfung, Druck und Temperatur. Je höher die Menge an gelöstem Material im Wasser und je mehr Druck auf das Material ausgeübt wird, desto größer werden die Kristalle. Wenn das Wasser langsam aus der Lösung verdunstet, werden relativ wenige Kristalle gebildet, und diese haben Zeit, ziemlich groß zu werden, bevor das Wasser verschwunden ist. Wenn das Wasser jedoch schnell verdunstet, beginnen mehr Kristalle zu wachsen, aber sie haben keine Zeit, um so groß zu werden.
Wie die Temperatur das Kristallwachstum beeinflusst
Die Temperatur hat einen deutlichen Einfluss auf die Wachstumsrate von Salzkristallen. Wenn Sie ein Experiment mit Salzlösungen durchführen, einmal bei Raumtemperatur, einmal bei kälterer und einmal bei wärmerer Temperatur, sehen Sie dass die Probe bei warmer Temperatur schneller Kristalle wächst als die beiden anderen Proben und die Probe bei Raumtemperatur schneller wächst als die kalte Stichprobe. Dies liegt daran, dass eine höhere Temperatur die Verdampfungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels erhöht, wodurch die Wachstumsgeschwindigkeit beschleunigt wird. Unterschiedliche Temperaturen erzeugen unterschiedliche Mengen an Kristallen. Kältere Lösungen ziehen sich zusammen und drängen Mineralien enger zusammen, sodass sie Bindungen eingehen und gleichzeitig Verunreinigungen in ihrer Struktur auffangen. Diese Verunreinigungen unterbrechen das Kristallmuster und bilden eine größere Anzahl kleinerer Kristalle. Bei wärmeren Temperaturen ist der Abstand zwischen den Molekülen größer, wodurch Kristalle mit einer viel gleichmäßigeren Geschwindigkeit größere, reinere Formen bilden können als bei kälteren Temperaturen.