Die Kristallformen: Kristallsysteme und Kristallklassen
Wenn man einen Haufen von Kristallen verschiedener Stoffe betrachtet, fällt einem sofort
die Formenvielfalt auf. Beim Versuch, in die Formenvielfalt der Kristalle Ordnung hineinzubringen,
entdeckte man schon relativ früh, dass hinter den Formen bestimmte
Gesetzmäßigkeiten verborgen waren. Man fand heraus, dass sich alle Kristalle
trotz der Vielfältigkeit der Kristallformen aufgrund der Symmetrien ihrer
Elementarzellen in nur sieben Kristallsysteme einordnen lassen.
Hier sind diese sieben Systeme auf einen Blick. Auf den anzuklickenden Webseiten erfährst
du etwas zur Symmetrie dieser Systeme.
Oft werden das hexagonale und das trigonale zu einem System, dem hexagonalen, zusammengefasst.
Die sieben Kristallsysteme im Überblick
Die Grundstruktur eines bestimmten Kristallsystems ist somit immer ein Prisma. Dieses ist der
Körper des Systems mit der maximalen Symmetrie. Durch Variation der Verhältnisse der
Seitenlängen untereinander sowie der Winkel resultieren die sieben Kristallsysteme.
Die folgende Tabelle fasst die Eigenschaften der Prismen der sieben Systeme zusammen.
Beim kubischen
(oft auch regulär benannten) Kristallsystem sind alle Achsen gleich lang, und die Winkel betragen 90 °.
a = b = c
Zum kubischen Kristallsystem zählen alle Kristallformen, die sich auf ein rechtwinkliges Achsenkreuz von drei gleich langen Achsen beziehen lassen. Zum kubischen System zählen Bleiglanz, Diamant, Flussspat, Pyrit, Steinsalz, Zinkblende, Granat, Magnetit, Alaun, Chrom, Magnesiumoxid, Gold und Silber. |
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Zum hexagonalen Kristallsystem
werden alle Kristallformen gerechnet, die sich auf ein schiefwinkliges
Achsenkreuz von vier Achsen beziehen, von denen drei gleich lang sind und sich
unter einem Winkel von 60 ° bzw. 120 ° schneiden. Die vierte Achse steht senkrecht
zu den anderen.
a = b c
Zum hexagonalen Kristallsystem zählen Beryll, (Hoch-)Quarz, die Quarzmodifikation b-Tridymit, Wassereis, Vanadinit und Graphit. |
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Das trigonale (oft auch rhomboedrisch benannte)
Kristallsystem ist ähnlich wie das hexagonale, es liegt jedoch ein schiefwinkliges
Achsenkreuz vor. Drei Achsen sind gleich lang, schneiden sich allerdings in
unterschiedlichen Winkeln.
a = b = c
Zum trigonalen Kristallsystem zählen (Tief-)Quarz, Turmalin und Calcit. |
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Auch bei dem tetragonalen
Kristallsystem liegt ein rechtwinkliges Koordinatensystem vor.
Zwei Koordinatenachsen sind gleich lang, senkrecht dazu steht eine längere (oder
kürzere) Achse.
a = b c
Zum tetragonalen System zählen Rutil und Zirkon. |
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Zum rhombischen Kristallsystem
werden alle Kristallformen gezählt, die sich auf ein rechtwinkliges
Achsenkreuz beziehen, dessen drei Achsen verschieden lang sind.
a b
c
Zum rhombischen Kristallsystem zählen Kaliumpermanganat, Baryt, Schwefel (Modifikation), Markasit, Aragonit, Coelestin und Spateisenerz. |
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Die Kristallformen des monoklinen
Kristallsystems lassen sich auf ein schiefwinkliges Achsenkreuz
beziehen, dessen drei Achsen unterschiedlich lang sind. Zwei Achsen schneiden sich in einem
rechten Winkel.
a b
c
Zum monoklinen Kristallsystem zählen Rohrzucker, Schwefel (Modifikation), Rotes Blutlaugensalz, Eisen(II)-sulfat-heptahydrat, Gips, Kalifeldspat, Malachit, Azurit und Asbest. |
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Das trikline
Kristallsystem umfasst alle Kristallformen, die sich auf ein
schiefwinkliges Achsenkreuz beziehen, dessen drei Achsen
ungleich lang sind und sich unter schiefen Winkeln schneiden.
a b
c
Zum triklinen Kristallsystem zählen Kupfersulfat-Pentahydrat und Labradorit. |
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Graphiken: Wolfgang Below |
Die Kristallklassen
Wegen der Symmetrien der Prismen sollte es jedem leicht fallen, Kristalle ihrem System
zuzuordnen. Wie alles in der Wissenschaft ist es natürlich viel, viel komplizierter.
Die Kristallsysteme unterteilt man nämlich weiter in 32 Formengruppen
("Kristallklassen").
Das können wir am Beispiel des kubischen Systems erklären: Dessen Prisma ist
rechtwinklig, die Kantenlängen sind alle identisch: Es ist der Würfel. Solche Kristalle
kennst du vom Kochsalz, Flussspat oder Pyrit.
Zum kubischen System gehören aber auch Doppelpyramiden (Oktaeder), Pentagondodekaeder,
Rhombendodekaeder, Tetraeder, Ikosaeder und viele, viele mehr. Beispielsweise tritt der
Diamant in den Formen Tetraeder, Oktaeder, Würfel und abgestumpfter Würfel auf. Das
sind aber nicht etwa Modifikationen des Diamants, denn die Grundform ist und bleibt das kubische
System mit seiner rechtwinkligen, gleichseitigen Elementarzelle. Nur äußere
Bedingungen haben den Kristall veranlasst, aus der hochsymmetrischen,
würfelförmigen kubischen Elementarzelle diese oder jene Wachstumsrichtung einzuschlagen.
Gemeinsam ist diesen kubischen Körpern, dass sie sich auf die Würfel-Symmetrie
zurückführen lassen, obwohl sie weniger Symmetrie-Ebenen aufweisen als das Grundprisma
Würfel. Sie lassen sich aber alle in einen Würfel einzeichnen und haben dann
wieder die Symmetrie des Grundprismas. (Lies hierzu die Webseiten zum
kubischen Kristallsystem und zur
Symmetrie-Betrachtung des kubischen Systems.)
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