Essbare Kristalle

Wie bilden sich deine Zuckerkristalle ?

Während der Präparation dieses Experiments waren 2 Etapen besonders wichtig, damit deine Kristalle sich bilden und wachsen können. Du hast Wasser mit Zucker zum Kochen gebracht und du hast auch den Spiess in den Zucker getaucht. Aber was hat uns das gebracht ?

Kümmern wir uns erstmals um die Präparation des Sirups. Wenn du 200ml Wasser mit 400g Zucker gemischt hast, hast du vielleicht gemerkt, dass der Zucker nicht komplett verschwunden ist, sogar wenn man mit einem Löffel mischt. Tatsächlich, mit diesen Mengen, befinden wir uns gerade an der Grenze der Sättigung. Das heisst, dass man bei Umgebungstemperatur (in einem Raum hat es ungefähr 20°C), in 200 ml Wasser ungefähr 400g Zucker auflösen kann. Aber wenn die Mischung erhitzt wird, verschwindet der ganze Zucker der noch nicht aufgelöst war. In 200 ml kochendem Wasser, kann man fast 960 g Zucker auflösen !!

Und da Wasser, das kocht, verdunstet, erhalten wir einen Sirup der 400g Zucker enthält und weniger als 200ml Wasser. Wenn das Wasser kälter wird, wird der Zucker der aufgelösst war wieder ausfallen (fest werden) und wir werden eine, mit Zucker gesättigte, Flüssigkeit erhalten.

Damit die Kristale sich formen, müssen sie sich irgendwo absetzen, auf einer Unebenheit oder einer “Unreinheit“ auf der Oberfläche. Wenn wir nicht den gesüssten Spiess in das Glas legen würden, würden sich immer noch Kristalle formen, aber auf dem Rand des Glases, das trotz seines glatten Anscheins, nicht glatt auf einer mikroskopischer Betrachtungsweise ist. Die Entstehung der Kristalle wäre auch langsamer.

Unser eingezuckerter Spiess dient als Kristallisationsplatform für die Zuckerkörner, die sich im Wasser absetzen. Diese werden sich aneinander kleben und nicht mehr als einzelne Zuckerkörner vorhanden sein, aber zusammen eine Kristallstruktur bilden !

Aber wieso haben die Zucker- oder Salzkristalle verschiedene Formen ?

Jede Materie ist aus Atomen und Molekülen gemacht, die sich auf eine spezifische Art zusammensetzen indem sie sich miteinander verbinden. Wenn sie sich regelmässig zusammenbinden, kann man die Bildung eines sich wiederholendem Motivs beobachten, wie zum Beispiel wie folgend in der Form eines Bienennests. Es ist diese Regelmässigkeit die zur Formation eines Kristalls führt.

Das wiederholte Motiv wird als die Elementarzelle bezeichnet. Die Zelle kann durch eine Schachtel repräsentiert werden indem sich das Molekül befindet, das wiederholt wird. Die Länge der Seiten a, b und c dieser Schachtel, sowohl als auch die Winkel α, β und γ hängen von dem Molekül ab, das sich darin befindet.

Andere Zellen werden sich an die erste hängen um eine Kristallstruktur zu bilden :

Da die Grösse der Seiten und Winkel je nach Molekül verschieden sind, wird die Form des Kristalls anders sein, wenn es ein Salz oder Zucker Kristall ist !

Wenn du auf diesen Link klickst, findest du manche mögliche Formen für Kristalle, jenach der Form ihrer Elementarzelle. Hier kannst du Fotos der Salz-, Zucker- und Ferricyanid-Kristalle finden, die sehr verschieden sind !

Salzkristalle (links), Zuckerkristalle (Zentrum) und Kaliumhexacyanidoferrat (rechts).