Kristallsysteme: Die Basis der Kristallstruktur
Kristallsysteme sind eine Klassifikation der möglichen Symmetriegruppen, die die geometrische Anordnung von Atomen in Kristallen beschreiben. Sie basieren auf den Achsenlängen und den Winkeln zwischen diesen Achsen in der Elementarzelle, der kleinsten wiederholbaren Einheit eines Kristallgitters.
Es gibt insgesamt sieben Kristallsysteme, die sich durch ihre Symmetrie und die geometrischen Eigenschaften ihrer Elementarzellen unterscheiden.
Die sieben Kristallsysteme
- Kubisch (isometrisch):
- Beschreibung: Alle Achsen sind gleich lang und stehen senkrecht zueinander.
- Symmetrie: Höchste Symmetrie aller Kristallsysteme.
- Beispiele:
- Diamant (C)
- Steinsalz (NaCl)
- Pyrit (FeS₂)
- Besonderheiten: Kubische Kristalle zeigen oft würfelförmige oder oktaedrische Formen.
- Praktische Anwendung: Diamant in der Schmuck- und Schneidtechnik.
- Hexagonal:
- Beschreibung: Zwei Achsen sind gleich lang und liegen in einem Winkel von 120°, die dritte Achse ist senkrecht und unterschiedlich lang.
- Symmetrie: Sechseckige Grundfläche.
- Beispiele:
- Quarz (SiO₂)
- Beryll (Be₃Al₂Si₆O₁₈)
- Besonderheiten: Oft säulenförmige oder prismatische Kristalle.
- Trigonal (rhomboedrisch):
- Beschreibung: Alle Achsen sind gleich lang, aber die Winkel zwischen ihnen weichen von 90° ab.
- Symmetrie: Weniger Symmetrie als hexagonal, aber ähnliche Strukturen.
- Beispiele:
- Calcit (CaCO₃)
- Hämatit (Fe₂O₃)
- Besonderheiten: Rhomboedrische oder prismatische Kristallformen.
- Tetragonal:
- Beschreibung: Zwei Achsen sind gleich lang und stehen senkrecht zueinander; die dritte Achse ist unterschiedlich lang.
- Symmetrie: Mittlere Symmetrie.
- Beispiele:
- Zirkon (ZrSiO₄)
- Rutil (TiO₂)
- Besonderheiten: Oft würfelförmige oder gestreckte Kristalle.
- Orthorhombisch:
- Beschreibung: Alle Achsen haben unterschiedliche Längen, stehen aber senkrecht zueinander.
- Symmetrie: Geringere Symmetrie als tetragonal.
- Beispiele:
- Topas (Al₂SiO₄(F,OH)₂)
- Schwefel (S)
- Besonderheiten: Häufig tafelige oder prismatische Kristalle.
- Monoklin:
- Beschreibung: Zwei Achsen stehen senkrecht zueinander, die dritte ist geneigt.
- Symmetrie: Noch geringere Symmetrie als orthorhombisch.
- Beispiele:
- Gips (CaSO₄·2H₂O)
- Orthoklas (KAlSi₃O₈)
- Besonderheiten: Oft blättrige oder nadelige Kristallformen.
- Triklin:
- Beschreibung: Alle Achsen sind unterschiedlich lang und keiner der Winkel beträgt 90°.
- Symmetrie: Geringste Symmetrie aller Kristallsysteme.
- Beispiele:
- Albit (NaAlSi₃O₈)
- Kyanit (Al₂SiO₅)
- Besonderheiten: Kristalle wirken oft unregelmäßig und verzerrt.
Zusammenhang mit Kristallklassen
- Die sieben Kristallsysteme umfassen insgesamt 32 Kristallklassen, die spezifische Symmetrieelemente (z. B. Spiegelungen, Drehungen) berücksichtigen.
- Jede Kristallklasse gehört zu einem bestimmten Kristallsystem.
Praktische Bedeutung der Kristallsysteme
- Geologie: Die Kenntnis der Kristallsysteme hilft bei der Identifikation von Mineralen im Gelände und Labor.
- Materialwissenschaft: Kristallsysteme beeinflussen mechanische Eigenschaften wie Härte und Spaltbarkeit.
- RestaurierungRestaurierung Englisch: Restoration Französisch: Restauration Italienisch: Restauro Latein: Restauratio Maßnahmen zur Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands eines Denkmals. Restaurierung – Wikipedia: Verständnis der Kristallstrukturen ist entscheidend für die Auswahl kompatibler Materialien.
Weiterführende Links
- Wikipedia – Kristallsysteme:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kristallsystem - American Mineralogist Crystal Structure Database:
http://www.minsocam.org/msa/Crystal_Database.html
Empfohlene Literatur
- Klein, Cornelis & Dutrow, Barbara: “Manual of Mineral Science”
ISBN: 978-1118229081. - Putnis, Andrew: “Introduction to Mineral Sciences”
ISBN: 978-0521429474. - Roloff, Hans-Günter: “Kristallographie: Einführung in die Strukturlehre”
ISBN: 978-3662114708.