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. Ich habe das Experiment selbst durchgeführt und die Entstehung und das Wachstum der Kristalle über mehrere Tage beobachtet und fotografiert. 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 im Alltag meistens Kochsalz. Chemisch gesehen ist Kochsalz aber nur ein bestimmtes Salz. Es gibt viele verschiedene Salze mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Salze bestehen aus elektrisch geladenen Teilchen, den Ionen. Diese können positiv oder negativ geladen sein. Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich an und bilden ein regelmäßiges Kristallgitter.

Kochsalz zum Beispiel besteht aus Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen. Diese ordnen sich zu einem würfelförmigen Gitter an. Viele solcher Würfel nebeneinander bilden das sogenannte Ionengitter, das dem Kochsalz seine bekannte Struktur gibt. Chemisch heißt Kochsalz "Natriumchlorid".

Hier siehst du eine schematische Darstellung des Ionengitters von Kochsalz.

Wie entsteht Kochsalz in der Natur?

In der Natur entsteht Kochsalz vor allem durch Verdunstung von salzhaltigem Wasser. Die gelösten Salze kristallieren aus und lagern sich ab.

Verdunstung

In heißen, trockenen Gegenden kann Meerwassser in flachen Becken langsam verdunsten. Zurück bleiben die gelösten Stoffe, die nicht als Wasserdampf in die Atmosphäre gelangen. Dazu zählt vor allem auskristallisiertes 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 und Salzseen. Wenn diese langsam austrockneten, lagerten sich die gelösten Salz am Boden ab. Über sehr lange Zeiträume wurden die Salzschichten von weiteren Gesteinsschichten überdeckt. So entstanden unterirdische Salzlagerstätten.

Dieses Steinsalz wird heute durch Bergbau gefördert.

Experiment: Salzkristalle züchten

Unser Experiment funktioniert ähnlich wie die natürliche Entstehen von Salz: Wasser verdunstet und das gelöste Wasser kristallisiert aus. Wir verwenden jedoch eine viel höhere Salzkonzentration als im Meerwasser und lassen es langsam verdunsten, um möglichst schöne und große Kristalle zu bekommen.

Eine besondere Eigenschaft von Kochsalz ist, dass sich seine Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur nur sehr wenig verändert. Ich habe selbst ausprobiert, wieviel Wasser sich in kaltem und heißem Wasser lösen lässt. Der Unterschied war so gering, dass du das Experiment mit Wasser bei Zimmertemperatur durchführen kannst. Du musst es nicht erhitzen.

Als ich das Experiment durchgeführt habe, habe ich über mehrere Tage beobachtet, wie sich die ersten Kristalle bildeten und anschließend weiter wuchsen. Dabei habe ich verschiedene Bedingungen ausprobiert, um herauszufinden, worauf man bei diesem Experiment achten sollte.

Eine übersichtliche Anleitung zum Ausdrucken, mit Materialliste, Durchführung und kurzer Erklärung, findest du hier: PDF-Anleitung zum Ausdrucken: Salzkristalle züchten

Die ausführliche Anleitung findest du im folgenden Text.

Um selbst Salzkristalle zu züchten brauchst du:

• Kochsalz
• Glas
• Teelöffel
• Messbecher
• Wasser
• Kaffeefilter
• Trichter
• einen dunklen, möglichst rauen Faden oder Wolle
• Schaschlikspieß oder Holzstab
• Schere

Und so gehst du vor:

1. Gib so viel Wasser in einen Messbecher, wie in dein Glas passt
2. Nun stellst du eine gesättigte 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 am Boden liegen bleiben. Man spricht dann von einer gesättigten Lösung. In 100g Wasser lösen sich etwa 36g Kochsalz.



3. Jetzt wird die Lösung filtriert: Setze den Trichter auf das Glas und lege den Kaffeefilter hinein. Gieße die Salzlösung langsam durch den Filter, um die ungelösten Salzkörner herauszufiltern.





4. Schneide einen Faden ab und knote ihn in der Mitte um den Spieß. Der Faden sollte so lang sein, dass er knapp über dem Boden hängt. Halte am Anfang den Faden mit dem Löffel unter Wasser, bis er sich vollständig mit der Salzlösung vollgesogen hat.



5. Jetzt stellst du das Glas an einen Ort, an dem es mehrere Tage ungestört stehen kann.
6. Schau nun täglich nach deinen Salzkristallen. Je nach Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Standort kann es unterschiedlich lange dauern, bis die ersten Kristalle sichtbar werden. Beobachte, wo sich die ersten Kristalle bilden und wie sie wachsen. Der dunkle Faden soll helfen, die hellen Kristalle besser sehen zu können.
7. Deck das Glas nicht ab. Das Wasser muss verdunsten können. Nur so kann die Salzkonzentration steigen und Salzkristalle können sich bilden.

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

Bei meinem Versuch bildete sich zuerst eine weiße Salzschicht oberhalb des Wassers am Glasrand und am Faden. Nach und nach bildeten sich am Faden kleine Salzkristalle, die mit der Zeit immer weiter wuchsen.

Für optimales Kristallwachstum mit schönen großen Kristallen sollte die Salzlösung gleichmäßig und langsam verdunsten. Deshalb solltest du das Glas nicht auf eine Heizung oder an ein sonniges Fenster stellen. Auch solltest du vermeiden das Glas unnötig zu bewegen. Ein ruhiger Standort mit möglichst gleichbleibender Temperatur ist am besten.

Achte darauf, einen rauen Faden zu verwenden. Ist der Faden sehr glatt oder sogar beschichtet, kann das für das Kristallwachstum schwieriger sein. Ideal ist ein grober Wollfaden, von dem einzelne Fasern abstehen, an denen sich erste Kristalle bilden können.

Die ersten Kristalle bilden sich nicht überall gleichmäßig. Bei meinen Versuchen bildeten sich zuerst einzelne Kristalle an wenigen Stellen des Fadens. Erst mit der Zeit bildeten sich an mehreren Stellen Kristalle.

Erklärung

Am Anfang des Experiments ist die Lösung gesättigt. Das bedeutet, dass sich bei dieser Temperatur die maximal im Wasser lösliche Menge an Kochsalz gelöst hat.

Jetzt verdunstet das Wasser nach und nach. Das Salz bleibt in der Lösung zurück. In der Lösung ist immer weniger Wasser bei gleicher Salzmenge enthalten. Die Konzentration des Salzes steigt.

Irgendwann ist mehr Salz im Wasser gelöst, als eigentlich gelöst sein kann. Das überschüssige Salz beginnt auszufallen, es lagert sich als fester Stoff ab und bildet Kristalle. Diesen Vorgang nennt man Kristallisation. Es kristallisiert immer genau so viel Salz, bis wieder das Gleichgewicht der gesättigten Lösung hergestellt ist.

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

Kochsalz bildet Kristalle mit würfelförmiger Struktur. Beim Wachstum können die Kochsalz-Kristalle an den Ecken schneller wachsen als auf der Fläche. Das führt dazu, dass der Kristall an den Ecken höher ist als in der Mitte. Dadurch entsteht in der Mitte eine Vertiefung, die wie ein Kreuz aussieht.

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 würden sich die Kristalle am Boden und an den Wänden ablagern. Sobald sich ein erster Salzkristall am Faden gebildet hat kannst du beobachten, wie er weiter wächst.

Damit sich Kristalle bilden können, muss sich zuerst ein Kristallisationskeim bilden. Das kann zum Beispiel ein Fremdkörper sein, der in die Lösung gelangt. Ein Staubkorn, ein kleines Salzkorn oder eine raue Faser am Faden können als Kondensationskeime dienen. Auch eine Erschütterung, wie das erneute Umrühren oder bewegen des Glases kann dazu führen, dass das Wachstum gestört wird. Deswegen ist es wichtig, es so lange wie möglich unbewegt stehen zu lassen.

Du kannst das Experiment jederzeit abbrechen, sobald 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 anschließend ganz leicht wieder vom Glas entfernen.

So können die Salzkristalle aussehen