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Auf das Gitter kommt es an

Was verleiht den Kristallen ihre Eigenschaften?

Ob bröselige Kreide, biegsames Metall oder harter Diamant: Kristalle können ganz unterschiedliche mechanische Eigenschaften besitzen. Ob sie hart oder weich, flexibel oder spröde sind, hängt dabei von ihrer Struktur, aber auch der Beschaffenheit ihrer Grundbausteine ab.

Dem Diamant verleiht die kompakte Struktur seine große Härte. © Jeffrey Hamilton / thinkstock

Gleiche Bausteine, andere Struktur

Einige Kristalle bestehen aus Atomen des gleichen Elements, wie beispielsweise der Diamant. Seine durch den hohen Druck des Erdmantels entstandene Gitterstruktur ist extrem kompakt und stabil. Jedes Kohlenstoffatom ist in diesem Gitter über gleich lange Bindungen mit seinen vier Nachbarn verbunden. Diese kubische Grundstruktur verleiht dem Diamanten seine extreme Härte.

Ebenfalls nur aus Kohlenstoffatomen besteht der Graphit und auch er ist ein Kristall. Doch in seinem Gitter ist jede Atomschicht nur lose mit der darunterliegenden verbunden. Das macht den Graphit spröde und lässt das Material leicht abblättern. Wieder anders ist dies bei Metallen wie Gold oder Kupfer. Auch hier bilden die Metallatome ein regelmäßiges Gitter. Bei ihnen jedoch sind die äußeren Elektronen nur schwach an die Atomrümpfe gebunden. Dadurch sind die Elektronen frei beweglich – und das macht die meisten Metalle leitfähig und biegsam.

Kochgsalz ist aus Natrium- und Chloridionen aufgebaut. Ladungsdifferenzen im Kristall machen ihn fest, aber gleichzeitig auch spröde. © gemeinfrei

Salze: Fest, aber spröde

Viele Minerale bestehen jedoch aus Verbindungen mehrerer Elemente. Beispiele sind das Kochsalz, aber auch Quarz, Keramik oder Kalk. Bei diesen Salzen bilden meist Ionen die Grundbausteine des Kristallgitters, ihre entgegengesetzten Ladungen machen diese Kristalle sehr stabil. Allerdings: Erhalten sie heftige Stöße oder fallen sie mit hohem Tempo auf harten Untergrund, können solche Kristalle brechen.

Der Grund: Durch den harten Schlag verschiebt sich das Gitter und es liegen nun Ionen gleicher Ladung nebeneinander. Weil sie sich abstoßen, entsteht an dieser Stelle ein Riss – der Kristall bricht auseinander. Die Bruchstücke eines Kristalls haben dabei wieder die typische, aus der Gitterstruktur abgeleitete Form – beim Kochsalz sind deshalb auch die Trümmer wieder würfelförmig.

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Nadja Podbregar
Stand: 13.01.2017

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Kristalle
Formenreicher Schatz der Natur

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