Kapitel 7 : Kristalle
Oft entsteht diese Situation : Kleinste Teilchen gruppieren sich zu einem Ensemble. In einem winzigen Bereich nehmen die kleinsten Teilchen eine bestimmte Anordnung ein. Diese Anordnung wiederholt sich in allen 3 Raumrichtungen immer wieder. Ein solches Ensemble nennt man einen Kristall.
Gesagtes und Ungesagtes
Bild 1 : Kristalle, oben Auripigment, unten Malachit.
Oft ist das Wichtige das, was nicht gesagt wird, so auch hier.
Kleinste Teilchen. – Über die kleinsten Teilchen habe ich am Beginn des Kapitels nichts gesagt, außer dass sie vorhanden sind. Die Frage ist also, welche kleinsten Teilchen in Kristallen vorkommen können. Die Antwort lautet : alle. Es können Atome, Ionen und Moleküle sein. In einigen Kristallen kommt nur eine Art von kleinsten Teilchen vor, zum Beispiel Kupferatome oder Essigsäuremoleküle. In anderen Kristallen kommen 2 Arten von Teilchen vor, zum Beispiel Natriumionen und Chlorionen im Natriumchlorid–Kristall. Es können auch 3, 4 oder noch mehr Teilchenarten sein.
Bindungen. – Über die Bindungen zwischen den kleinsten Teilchen habe ich am Beginn des Kapitels gar nichts gesagt. Der Grund ist, dass in Kristallen alle Arten von Bindungen vorkommen können. In Kapitel 5 habe ich sie aufgezählt und beschrieben.
Perfektion. – Zu Beginn habe ich gesagt, dass sich die Anordnung der kleinsten Teilchen wiederholt. Dass diese Wiederholung exakt und perfekt ist, habe ich nicht gesagt. Das wäre auch gelogen. Den Grund, warum Nicht–Perfektion (oberhalb des absoluten Nullpunkts) notwendig auftreten muss, finden Sie in Kapitel 5.4. (demnächst), mehr über die Realisierung von Nicht–Perfektion in Kapitel 11.1. (Baufehler, Diffusion) und in Kapitel xx – demnächst.
Aggregatzustände. – Kristalle treten nur im festen Aggregatzustand auf. Nur im festen Zustand kann sich eine Anordnung über weite Strecken wiederholen. Im flüssigen und gasförmigen Zustand bewegen sich die kleinsten Teilchen regellos, und eine einmal vorhandene Anordnung der Teilchen wäre im Nu zerstört.
Größe. – In Ausstellungen kann man Kristalle sehen, die deutlich größer als ein Meter sind. Eine harte obere Grenze für die Größe von Kristallen scheint es nicht zu geben. Mineraliensammler lieben Kristalle in handlichen Größen von einigen Millimetern bis gut 10 Zentimeter, wie in Bild 1. Metalle bilden in der Regel nur winzige Kristalle von weit unter einem Millimeter Größe.
Kristalle und Moleküle
Bild 2 : Zuckerkristalle, etwa 1 mm groß.
Manchmal kommt die Vorstellung auf, dass ein Stoff entweder Moleküle oder Kristalle bilden müsse. Das ist falsch. Sehen Sie sich gewöhnlichen Haushaltszucker an. Einige solcher Zuckerkristalle sind in Bild 2 gezeigt. Sie bestehen aus Molekülen des Stoffes Saccharose. Tatsächlich lassen sich die meisten Stoffe der organischen Chemie gut kristallisieren, und diese Kristalle bestehen aus Molekülen.
Das Auftreten von Kristallen und Molekülen bei einem Stoff schließt sich nicht aus. Der Grund liegt in der Defintion der beiden Begriffe. Moleküle sind über Bindungen definiert (starke Bindungen im Molekül, schwache zwischen ihnen, vgl. Kapitel 6), Kristalle dagegen über die Anordnung.
Kristalle – definiert durch Anordnung
Moleküle – definiert durch Bindungen
Inhalt des Kapitels
In den folgenden Abschnitten dieses Kapitels erfahren Sie mehr zu einigen Phänomenen und Konzepten rund um Kristalle. Im einzelnen geht es um diese Themen.
- Beschreibung von Kristallen : Kapitel 7.1.
- Strukturtypen – Überblick : Kapitel 7.2.
- Kugelpackungen : Kapitel 7.3. – Es geht um Kristalle, die nur eine Atomsorte enthalten.
- Ionenkristalle : Kapitel 7.4. – Es geht um Kristalle, die 2 oder mehr Atomsorten enthalten.
- Nicht–perfekte Kristalle – Fehlordnung : Kapitel 7.5. – demnächst
- Legierungen und Co : Kapitel 7.6. – demnächst
- Kristalle aus Molekülen : Kapitel 7.7. – demnächst
- Plastische Kristalle : Kapitel 7.8. – demnächst
- Vielfalt der Kristalle : Kapitel 7.10.
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