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(Kristallbildung). Kristalle
[* 3] bilden sich, wenn Dämpfe kristallisierbarer Körper abkühlen, wie bei
Sublimationen, wenn geschmolzene kristallisierbare Körper erstarren, wenn Lösungen solcher Körper verdampfen
oder abkühlen, und wenn zwei Lösungen, die sich gegenseitig zersetzen und einen neuen kristallisierbaren Körper bilden,
langsam, z. B. durch Vermittelung einer porösen Scheidewand, zu einander treten. Man beobachtet
dabei stets zuerst einzelne isolierte Kristalle, bald aber setzen sich an diese neue Kristalle an, und so entstehen
allmählich Aggregate, welche aus dicht miteinander verbundenen Kristallen bestehen, die sich gegenseitig in der Ausbildung
gehindert haben.
Solche Massen nennt man kristallinisch. Ihr kristallinisches Gefüge tritt besonders auf dem Bruch deutlich hervor. Die Ausbildung
der Kristalle
erfolgt nur an denjenigen Teilen vollkommen regelmäßig, welche frei in eine Flüssigkeit oder in
Dampf
[* 4] hineinragen, während die Teile, mit welchen sie aus festen Körpern (andern Kristallen, Gefäßwandungen etc.) aufsitzen,
stets die Gestalt dieser Unterlage zeigen. Im allgemeinen werden Kristalle um so schöner und größer, je langsamer sie sich
bilden.
Man muß deshalb die Abkühlung der Dämpfe, welche bei ihrer VerdichtungKristalle liefern, der geschmolzenen
Körper und der heißen Lösungen solcher Körper, die bei niederer Temperatur schwerer löslich sind als bei höherer, möglichst
langsam und gleichmäßig erfolgen lassen. Deshalb werden, besonders bei schwerer kristallisierbaren Körpern, und wenn es
sich um möglichst vollkommene Ausbildung der Kristalle handelt, die Kristallisationsgefäße aus schlechten Wärmeleitern
(Holz
[* 5] etc.) hergestellt, metallene Gefäße mit schlechten Wärmeleitern umgeben (mit Blech ausgekleidete
Holzgefäße, Strohumhüllungen, Bedecken der Gefäße mit wollenen Tüchern), Porzellanschalen auf Strohkränze gestellt,
Sublimationsgefäße mit trocknem Sand beschüttet etc.
Hierauf beruht auch die Erscheinung, daß ein Haufwerk sehr kleiner Kristalle (Kristallmehl), wenn es längere Zeit von der
Lösung, aus der es entstanden ist, oder überhaupt von Flüssigkeit durchtränkt liegen bleibt, allmählich grobkörnig wird,
indem die größern Kristalle durch Substanzanlagerung aus der sie umgebenden Lösung wachsen, während
die kleinern nach und nach vollständig in Lösung gehen. Stört man die Kristallbildung in einer heiß gesättigten abkühlenden
Lösung durch Umrühren (gestörte Kristallisation), Erschütterungen oder durch schnelle Abkühlung, so erhält man Kristallmehle.
Begünstigt wird die Kristallbildung durch rauhe Flächen, durch Reiben der Innenwand der Gefäße mit
einem Glasstab unter dem Spiegel
[* 6] der Lösung (besonders bei Glas- und Porzellangefäßen), auch durch Erschütterungen. Man spannt
deshalb in Kristallisationsgefäßen Fäden oder Strohhalme aus oder legt Bandeisen so über die Gefäße, daß es die Oberfläche
der Lösung berührt (Sodafabrikation), und so erhält man an diesen rauhen Körpern die größten und
schönsten Kristalle. Am kräftigsten wird die Kristallisation einer Lösung angeregt, wenn man einen Kristall derselben Substanz
hineinlegt.
Da die Kristallform für jeden Körper etwas Wesentliches ist, so repräsentiert jeder Kristall die Substanz, aus welcher er
besteht, im Zustand großer Reinheit. Befinden sich zwei oder mehr verschiedene Körper in einer und derselben
Lösung, so kristallisiert jeder für sich (nur isomorphe Körper kristallisieren zusammen). Die Kristalle des einen sind frei von
dem andern Körper, und man kann beide auf diese Weise voneinander trennen. Hierauf beruht wesentlich die Anwendung der Kristallisation
in der Technik. Nicht immer gelingt indes die Reinigung durch einmalige Kristallisation. GrößereKristalle
schließen nämlich oft mechanisch kleine Teile der Lösung ein und werden
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dadurch verunreinigt. Wenn man dieselben aber von neuem in möglichst wenig Wasser löst und die Lösung abermals zur Kristallisation
bringt (Umkristallisieren), so erhält man in der Regel ganz reine Kristalle. Vorteilhaft sucht man durch Störung der Kristallisation
Kristallmehl darzustellen (weil die kleinen Kristalle keine Lösung einschließen) und wäscht dies, bis
die abfließende Flüssigkeit von dem verunreinigenden Körper frei ist.
Am häufigsten werden wässerige Lösungen zur Kristallisation gebracht. Das Lösungsmittel vermag stets
nur eine bestimmte Menge eines löslichen Körpers aufzunehmen, und in der Regel lösen sich die Körper bei hoher Temperatur
leichter als bei niederer. Da nun die Kristallbildung in Lösungen davon abhängig ist, daß dem gelösten Körper sein Lösungsmittel
entzogen wird, so muß man die Lösung bis zur Sättigung abdampfen und dann langsam abkühlen lassen.
Die Sättigung macht sich häufig durch Bildung einer Kristallhaut (Salzhaut) auf der Oberfläche der Lösung bemerkbar; wo
diese aber nicht auftritt, muß man vorsichtig denjenigen Konzentrationsgrad zu treffen suchen, bei welchem man am reichlichsten
schöne Kristalle erhält. Bei zu starker Verdampfung erstarrt fast die ganze Lösung kristallinisch, und
der Zweck der Kristallisation, die Abscheidung von Verunreinigungen, wird verfehlt.
Enthält eine Lösung mehrere kristallisierbare Körper gelöst, so hängt es von dem Mengenverhältnis
und der Löslichkeit der Körper ab, welcher von ihnen bei der Kristallisation sich zuerst ausscheidet. BeimVerdampfen der
Lösung wird dieselbe bei einem bestimmten Punkt mit einem der gelösten Körper gesättigt sein, und wenn man sie dann abkühlt,
so erhält man Kristalle dieses Körpers. Gießt man die übriggebliebene Lösung, aus welcher sich die
Kristalle abgeschieden haben (die Mutterlauge), von letztern ab, so ist dieselbe für die herrschende Temperatur mit dem kristallisierten
Salz
[* 10] gesättigt.
BeimAbdampfen in höherer Temperatur kann sie aber noch weiter konzentriert werden, und bei der Abkühlung liefert sie
dann vielleicht zum zweitenmal Kristalle desselben Körpers. Dampft man die wieder abgegossene Mutterlauge noch weiter ab, so
erreicht sie vielleicht auch für den zweiten in ihr gelösten Körper die Sättigung, und nun erhält man ein Gemisch aus
Kristallen beider Körper, in welchem aber
der eine oder der andre vorwalten wird. Derartige Gemische werden
wiederholt umkristallisiert, um die Bestandteile voneinander zu trennen.
In der letzten Mutterlauge sammeln sich die am leichtesten löslichen Körper und diejenigen, von welchen die ursprüngliche
Lösung am wenigsten enthielt. Bisweilen gelingt die Abscheidung der einzelnen Bestandteile gemischter Lösungen durch Kristallisation
ziemlich vollständig, in andern Fällen aber wird ein großer Teil des Hauptbestandteils der Lösung durch
die Gegenwart gummi- oder schleimartiger oder ähnlicher organischer Körper oder auch durch gewisse Salze an der Kristallisation
gehindert. Dies ist z. B. bei der Melasse der Zuckerfabriken der Fall, welche sehr viel Zucker
[* 11] enthält, der indes wegen der
vorhandenen organischen Substanzen und Alkalisalze schwer oder gar nicht zur Kristallisation gebracht
werden kann.
Viele wasserhaltige Kristalle sind so unbeständig, daß sie schon beim LiegenWasser an der Luft verlieren (verwittern) und
dabei meist zu Pulver zerfallen. Oft wird nicht alles Kristallwasser gleich leicht abgegeben, von 7 Molekülen
wird z. B. eins bisweilen sehr hartnäckig zurückgehalten, so daß es erst beim Erhitzen
entweicht. Viele wasserhaltige Kristalle schmelzen beim Erwärmen im Kristallwasser, es entsteht gleichsam eine Lösung des
wasserfreien Körpers im Wasser, und wenn man letzteres verdampft, so bleibt jener zurück und kann beim
weitern Erhitzen zum zweitenmal schmelzen (wässeriger und feuriger Fluß).
Phosphorsaures Natron kristallisiert mit 12 MolekülenWasser, verliert diese durch Verwitterung und hinterläßt
das Salz H2Na4P2O8 . Wird dies hinreichend stark erhitzt, so zersetzt es sich unter Verlust
von Wasser H2O , und es entsteht pyrophosphorsaures Natron Na4P2O7 , welches beim Lösen
nicht wieder das vorige Salz liefert, sondern mit 10 MolekülenWasser kristallisiert.