Faszination der Kristalle

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1 B&U 3 PLUS Infos für Lehrerinnen und Lehrer Allgemeine Informationen B&U PLUS ist ein frei zugängliches, speziell auf die Inhalte der Schulbuchreihe B&U abgestimmtes ONLINE-Zusatzmaterial ( ). B&U PLUS kann zur Differenzierung des Unterrichts für besonders schnelle oder sehr interessierte Schülerinnen und Schüler und auch fürs Offene Lernen eingesetzt werden. Es eignet sich ebenfalls als Unterrichts-Erweiterungsmaterial für kleinere und größere Projekte. Das Angebot von B&U PLUS wird kontinuierlich erweitert, so dass Sie im Laufe der Zeit eine größere Sammlung von Zusatzmaterial anlegen können. Informationen zum Thema: Faszination der Kristalle Dieses B&U 3 PLUS-Thema ist wie folgt aufgebaut: 1. Infos für Lehrerinnen und Lehrer Seite 1 2. Lösungsvorschläge Seite 2 3. Arbeitsblätter für SchülerInnen Seite 3 12 Basisinformationen: Lehrbuch B&U 3, S. 28 bis 30 Lehrbuch B&U 3, S. 32 Lehrbuch B&U 3, S. 38/39 Erweiterungsstoff: Materialien für LehrerInnen B&U 3 CD-Rom Arbeitsblatt 9, Praxis 9, 12, 13 Lernziel-Vorschläge: Erweiterung der Formenkenntnis Schärfen des räumlichen Vorstellungsvermögens Erkennen von Symmetrien bei geometrischen Kristallformen Typische Kristallformen ins Kristallsystem einordnen zu können Alle Fotos sind von Johann Burgstaller, Salzburg B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 1

2 Lösungsvorschläge für die Aufgaben 1 Eine Herausforderung für deine räumliche Vorstellungskraft: Ergänze in der linken oberen vorderen Elementarzelle die Natrium- und Chlorteilchen färbig und beschrifte in dieser Elementarzelle Natrium mit Na und Chlor mit Cl. 2 Warum findet man nur im kubischen Kristallsystem Formen mit vielen gleichen Flächen? Schau dir das Achsenkreuz genau an. Die 3 Achsen stehen im rechten Winkel aufeinander. Alle Achsenabstände sind gleich lang. (Alle Winkel und Achsenabstände sind gleich) 3 Um welche Kristallformen handelt es sich bei den folgenden Bildern? Rhomben-Dodekaeder Würfel sechsseitige Säule (Granatoeder) 4 Was ist typisch für verzerrte Kristalle? Die Flächen sind einseitig stärker gewachsen, aber die Winkel bleiben gleich. 5 Was ist typisch für das trikline Kristallsystem? Es gibt keine gleich langen Achsen, keine gleichen und auch keinen rechten Winkel. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 2

3 Flussspat-Würfel Hexagonaler Smaragd Trigonaler Kalkspat (Kalzit) Im täglichen Leben fallen dir Kristalle kaum auf. Du begegnest ihnen als Streusalz auf dem Tisch, aber auch als Kandiszucker. Im Winter sind es Schneeflocken und Eiskristalle. Von besonders schön geformten Kristallen sind fast alle Menschen fasziniert. Diese sind meist schon vor vielen Millionen Jahren entstanden. Manche entstehen beim Abkühlen des Magmas im Erdinneren. Je langsamer das Magma abkühlt, desto größer und schöner werden die Kristalle. Andere Kristalle entstehen z. B. in Gesteinsspalten, in die heiße Lösungen oder auch Gase einströmen. Kristalle sind Minerale, die von ebenen Flächen und Kanten begrenzt sind. Diese sind unter bestimmten Winkeln zueinander angeordnet. Die Flächen können sich aber nur dann vollkommen ausbilden, wenn ein Kristall in einem Hohlraum wachsen kann, der dafür groß genug ist. 1 Kubisches Kristallsystem Steinsalz kristallisiert in Würfelform (kubisch). Selbst der größte Steinsalzkristall ist aus winzigen Würfelchen (Elementarzellen) aufgebaut. An ihnen kannst du schon alle Symmetrien erkennen. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 3

4 Pyrit kristallisiert manchmal in Würfelform. Die drei Achsen des kubischen Kristallsystems entsprechen den drei Raumrichtungen und stehen im rechten Winkel zueinander. Im dargestellten Achsenkreuz sind die Abstände in alle drei Richtungen des Raumes gleich lang. Ein idealer kubischer Kristall ist deshalb in allen drei Richtungen gleich ausgebildet. Die charakteristische Würfelform gibt dieser kubischen Kristallklasse den Namen (Würfel = Kubus). Auch bei anderen Mineralien kannst du die würfelige Kristallform finden Flussspat (Fluorit). Manchmal kommen gleiche Kristalle in unterschiedlichen Farben vor. Dies hängt damit zusammen, dass sie geringste Spuren von anderen Stoffen im Kristallgitter eingebaut haben (vergleiche mit dem Flussspat-Würfel auf Seite 3). Bleiglanz kristallisiert oft in Form von Würfeln, manchmal aber auch in Form von Oktaedern (siehe nächste Seite). B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 4

5 Andere Kristallformen im kubischen System Der Oktaeder (= Achtflächner) ist von 8 gleichen Flächen begrenzt. Diese Dreiecksflächen haben drei gleich lange Seiten (gleichseitige Dreiecke). Gersdorffit Diamant kristallisiert in großen Vulkanschloten. Seine typische Kristallform ist ebenso der Oktaeder. Auf den großen Flächen siehst du viele kleine Dreiecksflächen, die wiederum zu kleinen Oktaedern gehören. Dieser Edelstein wird zu Schmuck verarbeitet. Die geschliffene Form wird Brillant genannt. Diamant Brillant Der Rhomben-Dodekaeder (= Rhomben- Zwölfflächner) ist von 12 gleichen rhombischen Flächen begrenzt. Sie sind an den 12 Kanten des Würfels ausgebildet. Da der Granat häufig in dieser Form zu finden ist, nennt man diese auch Granatoeder. Eisenhältiger Granat (Almandin) B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 5

6 Der Pentagon-Dodekaeder (= Fünfeck- Zwölfflächner) ist von 12 gleichen fünfeckigen Flächen begrenzt. Da der Pyrit sehr häufig auch in dieser Form kristallisiert, nennt man diese auch Pyritoeder. Pyrit Kristallwachstum Wenn die einzelnen Bausteine für einen Kristall (z.b. Chlor und Natrium beim Steinsalz) von allen Seiten gleichmäßig zur Verfügung stehen, entsteht die geometrische Idealform dieses Kristalls. Sind beim Wachsen eines Kristalls in einer Richtung mehr Bausteine zur Verfügung, so wächst er auf dieser Seite schneller und es entsteht eine verzerrte Kristallform. Trotzdem bleiben auch bei diesem Kristall die Winkel zwischen den einzelnen Flächen gleich groß. Bei diesem Granat ist eine Rhomboeder-Fläche von unten nach oben extrem verlängert (= verzerrt). Bei diesen Steinsalz-Kristallen sind die Würfel zu Quadern verzerrt. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 6

7 2 Tetragonales Kristallsystem Dieser Zirkonkristall besteht aus einem vierseitigen Prisma und einer vierseitigen Pyramide. Beim tetragonalen Kristallsystem ist die senkrechte Hauptachse länger oder kürzer als die beiden anderen. Alle drei stehen im rechten Winkel zueinander. Anatas. An dieser Doppelpyramide kannst du sehen, dass die Unterkanten der Dreiecksflächen kürzer sind als die beiden gleich langen Seitenkanten (gleichschenkeliges Dreieck). Wulfenit bildet häufig tafelige Kristalle. Am großen Kristall kannst du drei Außenflächen einer Pyramide sehen, deren Spitze aus dem Bild heraus auf dich gerichtet wäre. Da deren Spitze aber durch die große Fläche ersetzt ist, siehst du auf einen Pyramidenstumpf. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 7

8 3 Hexagonales System Vanadinit-Kristalle kommen häufig in kleinen sechsseitigen Säulen vor. Typisch für das hexagonale Kristallsystem ist eine sechszählige Hauptachse (d. h. nach einer Drehung um 60 sieht der Kristall für dich wieder gleich aus). Die anderen drei gleich langen Achsen stehen im Winkel von 120 zueinander, mit der Hauptachse bilden sie einen rechten Winkel. S Dunkler Glimmer (Biotit). Er bildet dünne sechsseitige Blättchen (Säulenscheiben). Aquamarin bildet sechsseitige Säulen. Dieser Edelstein wird zu Schmuck verarbeitet. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 8

9 Auch Eis kristallisiert in hexagonaler Form. In der extrem kurzen Zeit ihres Wachstums werden die Kristalle nicht vollkommen ausgebildet. Bei einer Schneeflocke wird der Kristall nur mehr entlang der Kanten der Kristallform ausgebildet = Skelettwachstum. 4 Trigonales Kristallsystem Schwarzer Turmalin (Schörl) Wenn du den Turmalin-Kristall genau von oben anschaust (rechtesbild), siehst du die für dieses System typischen drei gleichen Endflächen. Beim trigonalen Kristallsystem ist die senkrechte Hauptachse dreizählig (d. h. nach einer Drehung um 120 sieht der Kristall für dich wieder gleich aus). Sie ist länger oder kürzer als die drei anderen Achsen. Diese stehen im Winkel von 120 zueinander. Mit der Hauptachse bilden sie einen rechten Winkel. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 9

10 Dieser Rhodochrosit-Kristall wird von 3 oberen und 3 unteren gleichen Rhombusflächen begrenzt. Amethyst (violette Variante des Bergkristalls). Nur jeweils drei der sechs Pyramidenflächen sind im gleichen Winkel zum Prisma geneigt. 5 Orthorhombisches Kristallsystem Coelestin. Die Dreiecksflächen der Pyramide haben drei unterschiedlich lange Seiten. Typisch für das orthorhombische Kristallsystem sind die drei unterschiedlich langen Achsen. Sie stehen im rechten Winkel zueinander. Baryt. Bei diesem orthorhombischen Kristall schaust du von oben auf die 1. Achse. Die zwei anderen Achsen gehen nicht durch die Mitte der Seitenflächen, sondern durch deren Kanten. So entsteht das für dieses Kristallsystem häufige Bild eines Prismas mit rhombischem Querschnitt. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 10

11 6 Monoklines Kristallsystem Gipskristalle. Im großen Kristall siehst du deutlich den Winkel, der von 90 abweicht. Typisch für das monokline Kristallsystem sind die drei ungleich langen Achsen. Zwei schneiden sich im rechten Winkel, die dritte steht in einem anderen Winkel zu diesen. Auch bei diesem Azurit siehst du die unterschiedlich geneigten Flächen an der Spitze. Die monoklinen Feldspäte wie der Orthoklas bilden manchmal Kristallzwillinge, die unter bestimmten Winkeln miteinander verwachsen sind. Zwillinge erkennst du leicht an den nach innen gerichteten (einspringenden) Winkeln. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 11

12 Wenn während des Wachstums auf einen Kristall Druck ausgeübt wird, entstehen deformierte Kristalle mit gebogenen Kanten. Der weiche Gipskristall gibt dem Druck nach und wächst verbogen ohne zu brechen. Der ebenso monoklin kristallisierende Epidot ist viel härter. Er bricht immer wieder, aber die Bruchstellen verwachsen wieder. Es bildet sich ein Bogen mit vielen kleinen Knicken. 7 Triklines Kristallsystem Bei einem Axinitkristall sind keine Symmetrien zu finden. Typisch für das trikline Kristallsystem sind die drei ungleich langen Achsen. Ihre drei unterschiedlich großen Winkel weichen alle von 90 ab. Periklin ist ein Feldspat, der trikline Kristallformen bildet. B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 12

13 Herausforderung für deine räumliche Vorstellungskraft 1 Ergänze in der linken oberen vorderen Elementarzelle die Natrium- und Chlorteilchen färbig und beschrifte in dieser Elementarzelle Natrium mit Na und Chlor mit Cl. 2 Warum findet man nur im kubischen Kristallsystem Formen mit vielen gleichen Flächen? Schau dir das Achsenkreuz genau an. 3 Um welche Kristallformen handelt es sich bei den folgenden Bildern? 4 Was ist typisch für verzerrte Kristalle? 5 Was ist typisch für das trikline Kristallsystem? B&U 3 PLUS VERITAS-Verlag Seite 13

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