Kristalle
Kristalle erkennt man an der Struktur. Sie ist eine dreidimensional und periodisch angeordneten Struktureinheit. Die Wissenschaft die sich mit Kristallen beschäftigt, nennt man Kristallographie.
Kristallographie:
Unter Kristallographie bzw. -grafie versteht man die Wissenschaft von den Kristallen, ihrer Struktur, Entstehung und ihrer Eigenschaften. Nach der Historie, ist die Kristallographie ein Teilgebiet der Mineralogie. Sie überschneidet sich stark mit den Nachbarwissenschaften Mineralogie, Festkörperphysik, Chemie und Materialwissenschaft.
Die Kristallographie umfasst folgende Themengebiete:
- Kristallgeometrie
- Kristallchemie
- Physikalisch-chemische Kristallographie: Realstrukturen, Kristallisation und Kristallwachstum, Diffusion, Phasenübergänge
- Kristallphysik
- Strukturanalyse: Kristallstrukturanalyse mit Beugungsmethoden, Spektroskopie
- Mesoskopische Kristallographie: Domänen, Zwillinge
- Biokristallographie: Strukturaufklärung von Proteinen, u. a.
- Technische Kristallographie
- Untersuchung nicht-kristalliner, geordneter Systeme: Pseudosymmetrische Kristalle (Quasikristalle, modulierte Strukturen), Flüssigkristalle, Oberflächen und Grenzflächen, Nahordnung in Gläsern, u. a.
- Materialwissenschaften (Werkstoffkunde)
Interessierte können sich in Deutschland unter der Fachrichtung des Studiengangs "Diplom-Mineralogie" informieren und studieren, in der Schweiz nennt man den Studiengang: "Diplom-Kristallograph"
Zeitlicherablauf:
- 1669: Nicolaus Steno entdeckt das Gesetz der Winkelkonstanz
- 1801: René-Just Haüy findet das Symmetriegesetz der Kristallographie
- 1890/91: Ableitung der 230 kristallographischen Raumgruppen durch Arthur Moritz Schönflies und Jewgraf Stepanowitsch Fjodorow
- 1912: Erste Experimente zur Röntgenbeugung an Kristallen durch Max von Laue
- 1913: Aufklärung der Kristallstrukturen einiger Mineralien und Legierungen durch William Henry Bragg und William Lawrence Bragg
- 1953: Aufklärung der Kristallstruktur der Desoxyribonukleinsäure durch James Watson und Francis Crick
- 1969: Aufklärung der Kristallstruktur des Insulins durch Dorothy Crowfoot Hodgkin
- 1984: Entdeckung von fünfzähligen Symmetrieachsen (Quasikristall) in einer schnell abgekühlten Aluminium-Mangan Legierung durch Dan Shechtman und Mitarbeitern
Bildung:
Kristalle entstehen wenn es zu einer Bildung eines Gitters kommt, z.B. wenn die Temperatur einer Schmelze langsam genug unter den Schmelzpunkt sinkt. Dieser Vorgang wird Kristallisation genannt.
Kristallisationskeime sind dabei der Ausgangspunkt bei der Kristallbildung. So entsteht z.B. ein Polykristall, wenn viele solcher Kristallkeime existieren oder die Kristallisation an mehreren Stellen gleichzeitig einsetzt.
Die Umkristallisierung ist, wenn sich die Kristallstruktur ändert. Dies wird von äußerer Faktoren wie den Druck- und Temperaturbedingungen bestimmt.
Die künstliche Herstellung von Kristallen bezeichnet man als Kristallzucht.