Salzkristalle züchten - So entsteht ein Kristall

Aus einer einfachen Salzlösung entstehen im Laufe einiger Tage wunderschöne Kristalle. Dabei kannst du beobachten, wie die Kristalle wachsen. Ein spannendes Experiment, bei dem du ein wenig Geduld brauchst.

• Was ist ein Salz?
• Wie entsteht Kochsalz in der Natur?
• Experiment: Salzkristalle züchten
• Erklärung

Was ist ein Salz?

Wenn wir von Salz sprechen meinen wir eigentlich Kochsalz. Chemisch gesehen ist Kochsalz aber nur ein bestimmtes Salz.

Ein Salz besteht immer aus zwei Bestandteilen: einem Metall und einem Nichtmetall. Diese liegen nicht als Atome, sondern als Ionen (geladene Teilchen) vor und ordnen sich in einem regelmößigen Gitter an.

Kochsalz zum Beispiel besteht aus Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen. Diese wechseln sich in einem Gitter regelmäßig ab. Das Gitter ist würfelförmig aufgebaut. Viele solcher Würfel nebeneinander bilden das sogenannte Ionen-Gitter, das dem Salz seine feste Form gibt.

Wie entsteht Kochsalz in der Natur?

In der Natur entsteht Kochsalz auf zwei Arten: durch Verdunstung oder durch Ablagerung.

Verdunstung

In heißen, trockenen Gegenden kann Meerwassser in flachen Becken langsam verdunsten. Zurück bleiben die im Meer gelösten Stoffe, die nicht verdunsten können. Dazu zählt vor allem das auskristallisierte Salz.

Heute werden solche flachen Becken künstlich angelegt und das Meersalz nach der Verdunstung geerntet.

Ablagerung

Vor Millionen von Jahren gab es viele flache Meere oder Salzseen. Wenn diese langsam verdunsteten lagerte sich das Salz in riesigen Mengen am Boden ab. Über sehr lange Zeiträume wurden sie von Gesteinsschichten überdeckt. Der Druck der Gesteinsschichten presste sie zusammen. So entstanden unterirdische Salzlagerstätten.

Dieses Steinsalz wird heute durch Bergbau gefördert.

Experiment: Salzkristalle züchten

Unser Experiment funktioniert so ähnlich wie eine Meerwasser-Entsalzungsanlage. Nur dass wir eine viel größere Salzkonzentration benutzen als im Meer und es langsamer verdunsten lassen um größere Kristalle zu bekommen.

Eine Eigenschaft von Kochsalz ist, dass die Löslichkeit in Wasser nicht von der Temperatur abhängt. Das hat den Vorteil, dass du das Experiment mit Wasser in Zimmertemperatur durchführen kannst. Du musst es nicht erhitzen, dadurch löst sich nicht mehr Salz im Wasser.

Um selbst schöne Salzkristalle zu züchten brauchst du:

• Kochsalz
• Glas
• Teelöffel
• Messbecher
• Wasser
• Kaffeefilter
• Trichter
• Garn, Faden oder Wolle in dunkler Farbe
• Schaschlikspieß oder Holzstab
• Schere

Und so gehst du vor:

1. Gib soviel Wasser in einen Messbecher, wie in dein Glas passt
2. Nun stellst du eine Salzlösung her: Gib Löffelweise Kochsalz in das Wasser und verrühre es - sobald kein Salz mehr gelöst wird, hörst du auf. Das erkennst du daran, dass Salzkörner im Wasser schwimmen bleiben. Man spricht dann von einer gesättigten Lösung. In 100g Wasser lösen sich etwa 36g Kochsalz.



3. Jetzt wird die Lösung filtriert: Stülpe den Trickter auf das Glas und steck den Kaffeefilter hinen. Schütte die Salzlösung durch den Filter um die ungelösten Salzkörner herauszufiltern.





4. Schneide einen Faden ab und knote ihn mittig um den Spieß. Der Faden soll so lang sein, dass er knapp den Boden des Glases berührt. Hilf am Anfang mit dem Löffel nach den Faden unter Wasser zu halten, bis er vollgesogen ist.



5. Jetzt stellst du das Glas an einen Ort, an dem es ungestört mehrere Tage stehen kann.
6. Du kannst nun täglich nach deinen Salzkristallen gucken. Je nach Temperatur und Standort variiert die Zeit, bis die ersten Kristalle sichtbar sind. Die Kristalle wachsen am Faden. Die dunkle Farbe soll helfen, die Kristalle besser sehen zu können.
7. Du darfst das Glas nicht abdecken, da das Wasser sonst nicht verdunsten kann.

Jetzt heißt es Geduld haben! Je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum kann es einige Tage dauern, bis du erste Kristalle erkennen kannst.

Vermutlich wirst du als erstes eine weiße Salzschicht oberhalb des Wassers am Glasrand und am Faden sehen.

Für optimales Kristallwachstum mit schönen großen Kristallen sollte die Salzlösung gleichmäßig langsam verdunsten. Das Glas sollte also nicht auf einer Heizung oder am Fenster in der Sonne stehen. Auch solltest du vermeiden, das Glas unnötig zu bewegen. Such dir einen ruhigen Standort mit gleichbleibender Temperatur.

Achte darauf, rauhen Faden zu verwenden. Ist der Faden zu glatt oder sogar beschichtet, kann das für das Kristallwachstum problematisch sein. Ideal ist ein grober Wollfaden, von dem vielleicht sogar noch ein paar Fäden abstehen.

Erklärung

Am Anfang des Experiments ist die Lösung gesättigt. Im Wasser befindet sich die maximale Menge an Kochsalz. Verdunstet das Wasser, so ist in der Lösung weniger Wasser enthalten, die Menge an Salz bleibt aber gleich, da das Salz nicht mit verdunsten kann. Die Konzentration des Salzes erhöht sich also.

Wenn mehr Salz gelöst ist, als eigentlich gelöst sein kann, ist die Lösung übersättigt. Das überschüssige Salz beginnt auszufallen, es kristallisiert. Es kristallisiert immer genau so viel Salz, bis wieder das Gleichgewicht der gesättigten Lösung hergestellt ist.

Bei dem Bild erkennst du vielleicht, dass die größeren Kristalle in der Mitte ein dunkler erscheinendes Kreuz haben. Das kommt von der typischen Wachstumsweise von Kochsalz.

Beim Wachstum von Kochsalz entstehen quadratische Strukturen. Die Kochsalz-Kristalle wachsen oft an den Ecken schneller als auf der Fläche. Das führt dazu, dass der Kristall an den Ecken höher ist als in der Mitte. Dadurch entsteht das Kreuz in der Mitte.

Wachsen sie die Kristalle weiter, kann es zu einer Struktur kommen, die an eine umgedrehte Pyramide erinnert.

Das Salz in unserem Experiment kristallisiert am Faden. Ohne Faden fallen die Kristalle einfach zu Boden. Sobald sich ein erster Salzkristall am Faden gebildet hat kannst du beobachten, wie er weiter wächst.

Auch eine Störung in der übersättigten Lösung kann dazu führen, dass sich Kristalle bilden. Das kann zum Beispiel ein Fremdkörper sein, der der Lösung zugeführt wird. zum Beispiel ein Staubkorn, das dann als Kristallisationskeim dient. Auch eine Erschütterung, wie das erneute Umrühren oder bewegen des Glases kann dazu führen. Deswegen ist es wichtig, es so lange wie möglich unbewegt stehen zu lassen.

Du kannst das Experiment jederzeit abbrechen, wenn deine Kristalle groß genug gewachsen sind. Du kannst auch warten, bis das ganze Wasser verdunstet ist. In dem Fall bildet sich eine Salzkruste.

Mit Wasser kannst du das Salz ganz leicht wieder vom Glas entfernen.

Bilder von Salzkristallen: