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Kristalle: Glitzernde Schönheiten

Kristalle glänzen und funkeln. Sie werden zu Schmuck verarbeitet. Manche Menschen glauben, dass sie Glück bringen. Einige sind selten, andere siehst Du überall: in Form von Schnee, Zucker, Salz oder Steinen. Aber wie entstehen Kristalle? TK-Logo blickt in ihr Innenleben und verrät Dir, warum Kristalle vielleicht sogar in Deinem Fernseher stecken.

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Quarz-Kristalle

Vor über 2.000 Jahren entdeckten im antiken Griechenland vermutlich Bergarbeiter sogenannte Quarz-Kristalle. Du hast bestimmt schon einmal welche gesehen: glänzende, kantige Steine, die ein wenig wie milchiges Glas aussehen. Damals dachten die Menschen, es handele sich um besonders festes Eis. Sie glaubten, dass es bei sehr tiefen Temperaturen entstanden war und dabei so fest wurde, dass es nicht mehr schmelzen konnte. Die Griechen nannten es "krýstallos" - ihr Wort für Kälte, Frost und Eis. Heute wissen wir es besser: Kristalle sind Materialien mit einem ganz besonderen Aufbau.

Wie sind Kristalle aufgebaut?

Schematische Darstellung eines Kristallgitters von Kochsalz

So sieht das Kristallgitter von Kochsalz aus. Kochsalz setzt sich zusammen aus Natriumteilchen (hier blau) und Chlorteilchen (hier rot), die sich regelmäßig abwechseln.

Wie jedes Material auf der Welt bestehen sie aus Atomen, die wiederum als Moleküle zusammengefügt sind. Was Kristalle aber besonders macht: Die Moleküle sind ganz regelmäßig angeordnet. Man nennt ihre Anordnung Kristallgitter, weil viele Kristalle unter dem Mikroskop wie Würfel aus Gitterstäben aussehen - zum Beispiel Kochsalz. Einige Kristalle haben eine viel kompliziertere Struktur. Insgesamt gibt es über hundert Grundformen. Sie haben eines gemeinsam: Man könnte ein Stück aus ihnen herausschneiden und an einer anderen Stelle wieder einfügen - es würde immer passen. Du kannst es Dir vorstellen wie ein Puzzle, bei dem Du jedes Teil an jeder beliebigen Stelle einfügen kannst.

Viele Formen und Farben

Kristalle können ganz unterschiedliche Formen und Eigenschaften annehmen. Das Element Kohlenstoff findest Du beispielsweise in einer Kristall-Form in Deinem Mäppchen: als Bleistiftmine. Auch Diamanten sind Kohlenstoff-Kristalle. Sie sind nicht nur wunderschön und wertvoll, sondern auch so hart, dass man damit Stahl schneiden kann.

Auch Wasser nimmt als Schnee oder Eis Kristallform an.

Bekannte Kristalle sind Kochsalz, Zucker, Schnee und Minerale. Manche Minerale haben tolle Farben - Smaragde etwa sind grün, Rubinen rot, Saphire blau. Minerale sind die Bausteine von Steinen, die Du zum Beispiel am Strand findest. Ein Stein besteht also aus sehr vielen kleinen Kristallen. Oft sind sie so klein, dass man sie nicht einmal im Mikroskop sehen kann. Deshalb denken viele Menschen nicht an Kristalle, wenn sie einen Stein in der Hand halten.

Andererseits denken viele Menschen, dass Glas ein Kristall ist. Das stimmt aber nicht: Unter dem Mikroskop sieht Glas ganz schön chaotisch aus. Obwohl es eine glatte äußere Form hat, ist es sehr ungleichmäßig aufgebaut. Verwirrung stiftet im Deutschen vielleicht auch die Tatsache, dass das Wort "der Kristall" für die in diesem Text beschriebenen Körper steht, während "das Kristall" geschliffenes Glas bezeichnet.

Wie entstehen Kristalle?Kristalle entstehen in der Regel, wenn sich Flüssiges und Festes trennen. Zum Beispiel wenn heißes, flüssiges Gestein aus Vulkanen abkühlt und erstarrt - dann nehmen die Minerale die Kristallform an. Oder wenn Wasser verdunstet. Das kannst Du Dir das am besten mit dem Kristall Salz vorstellen: Es besteht aus den chemischen Elementen Natrium und Chlor. Kippst Du Salz in warmes Wasser, trennen sich Natrium und Chlor - das Salz löst sich auf. Wenn das Wasser kocht und verdunstet, wachsen die Moleküle wieder zu schönen, gleichmäßigen Mustern zusammen. Während das Wasser also verdampft, bleibt das Salz als Kristalle zurück. Man nennt diesen Vorgang Kristallisation. Eine genaue Anleitung für so ein Experiment findest Du hier.

Größter Kristall der Welt In der Nähe von Innsbruck in Österreich hat der Künstler André Heller einen Kristallpark entworfen. Dort kannst Du den größten geschliffenen Kristall der Welt bestaunen. Er hat einen Durchmesser von 40 Zentimetern und wiegt etwa 60 Kilogramm.

Flüssiger Kristall im FernseherDu hast erfahren, dass Kristalle entstehen, wenn sich eine Flüssigkeit von einem Feststoff löst. Und Du weißt, dass Diamanten und Steine sehr hart sind. Wie kann es also flüssiges Kristall geben? Tatsächlich gibt es das und vielleicht sogar bei Dir zuhause! Moderne, flache Fernseh- und Computerbildschirme enthalten nämlich flüssiges Kristall. Deshalb nennt man sie auch LCD-Bildschirme nach der englischen Abkürzung für "liquid crystal display" - auf Deutsch Flüssigkristallbildschirm.

Flüssiges Kristall verhält sich zum Teil wie eine Flüssigkeit und zum Teil wie ein Festkörper - eigentlich sind die Moleküle chaotisch wie bei einer Flüssigkeit. Setzt man sie aber beispielsweise unter Strom, dann ordnen sich die Moleküle wie bei einem Kristall. LCD- Bildschirme enthalten Millionen Kristallmoleküle - für uns kaum sichtbare, winzige Pünktchen. Jedes einzelne Molekül kann mit Strom ein- oder ausgeknipst werden. Es lässt dann Licht durch oder bleibt dunkel. Diese Millionen heller und dunkler Punkte setzen sich dann das große Bild zusammen, das wir sehen. LCD-Bildschirme zeigen ein viel schärferes Bild als ältere Geräte und außerdem flimmern sie nicht.

Text: Boris Hänßler

Die Gewinner der Experimentierkästen...

Mit dem Experimentierkasten "Kristalle züchten" kannst Du innerhalb weniger Stunden den Kristallen beim Wachsen zusehen. TK-Logo hat drei dieser Experimentierkästen verlost. Die Gewinner wussten die Antwort auf folgende Frage: Wie lautet die chemische Bezeichnung für Kochsalz? Die richtige Antwort lautet: Natriumchlorid (NaCl).

Gewonnen haben: Lea (7) aus Duisburg, Alex (12) aus Teningen und Damian (8) aus Pfaffenberg

Herzlichen Glückwunsch!

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