Kristallwachstum ist ein faszinierender Vorgang in der Natur. Aus einer Lösung entstehen regelmäßige Strukturen, aus Chaos wird Ordnung. Die Bausteine unserer uns umgebenden Materie, die sich ungeordnet, frei bewegen konnten, müssen sich zu regelmäßigen Strukturen, den Kristallen, zusammen finden. Sie bilden ein sogenanntes Kristallgitter.
Der Vorgang des Kristallwachstums selbst hängt von vielen Faktoren ab. Einen Faktor, die Temperatur der Umgebung, können wir gezielt beeinflussen. Für unsere Versuche benutzen wir einfaches Kochsalz aus der Küche. Wenn wir sauber arbeiten, kann es nach den Versuchen noch zum Salzen von Speisen wie Suppen verwendet werden.
Für unsere Versuche benötigen wir lediglich:
Zunächst füllen wir jedes Schälchen zu 3/4 mit Wasser und geben reichlich Salz dazu. Wenn sich auch nach längerem Rühren kein Salz mehr auflöst, haben wir eines sogenannte gesättigte Lösung hergestellt. Die verbleibenden, nicht aufgelösten Salzkristalle können nun als "Impfkristalle" für unseren Kristallwachstumsversuch dienen.
Wir stellen nun die Schälchen an verschiedenen Orten innerhalb des Hauses auf. Ein Schälchen könnte auf dem Wohnzimmerschrank ganz oben einen Platz finden. Dort ist es meist am wärmsten und das Schälchen kann ungestört lange Zeit dort stehen. Ein Schälchen kann auf eine Heizung gestellt werden, ein weiteres könnte in einem Kühlschrank ganz unten seinen Platz finden.
Es ist für alle Schälchen wichtig, daß sie ruhig und unbewegt für längere Zeit stehen können. Die benötigte Zeit kann durchaus 1-3 Wochen betragen. Für einen schnellen Versuch heben wir uns ein Schälchen auf, welches in den Backofen bei 150 - 200°C gestellt wird.
Egal, wo ein solches Schälchen steht, der Vorgang ist prinzipiell immer der gleiche: Wasser verdunstet, die Konzentration des Salzes im Wasser steigt, da das Salz nicht verdunsten kann. Dadurch wird Kristallwachstum an den vielen kleinen Impfkristallen angeregt, die allmählich immer größer werden. Aber, je nachdem wo ein solches Schälchen steht und welche Temperaturen dort herrschen, die Verdunstung wird mal schneller und mal weniger schnell stattfinden. Je schneller das Wasser verdunstet, desto weniger Zeit bleibt für ein geordnetes Kristallwachstum.
Der extremste Fall dabei ist das Schälchen im Backofen. Hier geht es rasend schnell, bis das Wasser verdunstet ist. Dem Salz bleibt keine Zeit, große Kristalle zu entwickeln. Nach spätestens 1-2 Stunden ist das Wasser verdunstet und das Schälchen ist mit einer diffusen, fein verteilten Salzkruste bedeckt. Die größten und schönsten Kristalle entstehen an kühlen Plätzen wie dem Kühlschrank. Dafür dauert es hier besonders lange, bis das Wasser verdunstet ist.
Am Ende vergleichen wir zusammen mit den Kindern die verschiedenen Schälchen und überlegen uns gemeinsam, warum so unterschiedlich große und verschieden strukturierte Salzkristalle entstanden sind. Wer will, kann versuchen, die größten Kristalle aus den Schälchen zu brechen. Ein schönes Andenken an den wahrscheinlich längsten Physikversuch für Kinder!
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