Krystall

Krystall, jeder starre, leblose Körper, welcher eine ursprüngliche u. wesentliche, mit seinen physikalischen u. chemischen Eigenschaften in Zusammenhang stehende, mehr od. weniger regelmäßig polyedrische, von ebenen Flächen begrenzte Gestalt (Krystallform) besitzt. Durch das Merkmal der Ursprünglichkeit unterscheidet sich der K. von den regelmäßigen Spaltungsstücken, durch die Wesentlichkeit der Form von den Pseudomorphosen (Afterkrystallen) u. durch die bestimmte Form von den amorphen Körpern, in denen sich die Theilchen zu Massen von unbestimmter Form vereinigen. Während die amorphen Körper auch in ihrer inneren Structur nach allen Richtungen hin gleiche Beschaffenheit zeigen, wie Glas u. Gummi, so lassen die K-e nach verschiedenen Richtungen auch eine verschiedene Beschaffenheit in der Anordnung der kleinsten Theilchen wahrnehmen, welche sich bes. in der Spaltbarkeit, Brechung des Lichtes, Fortpflanzung der Elektricität, Ausdehnung durch die Wärme etc. in bestimmten Richtungen äußert. Die Bildung der Krystalle (Krystallisation, s.d.) ist eine Äußerung der Cohäsionskraft u. erfolgt in der Regel beim Übergang von Körpern aus dem flüssigen in den festen Zustand. Die K-e sind begrenzt von ebenen Flächen (Krystallflächen), u. im Allgemeinen entspricht in einem ausgebildeten K. jeder dieser Flächen eine ihr genau parallele Gegenfläche. Außerdem lassen sich als Begrenzungselemente eines K-s noch die Kanten u. Ecken unterscheiden. Nebenfläche zu einer andern Fläche ist die, welche mit ihr eine Kante gemein hat, während Nachbarfläche jede zweite Nebenfläche ist. Bei vielen Krystallformen sind die Flächen zu Flächensystemen vereinigt, welche, wie die einzelnen Flächen, ihre Neben-, Nachbar- u. Gegenflächensysteme haben. Eine Zone von Flächen heißt die Vereinigung von[861] 3 od. mehreren Flächen, welche einer Linie, Zonenlinie, parallel sind. Zur Bezeichnung der Lage der Flächen u. zur leichteren Übersicht nimmt man im K. ein System von Coordinatenebenen an, deren gegenseitige Durchschnittslinien ein entsprechendes Achsensystem geben. Die Coordinatenebenen gehen durch den geometrischen Mittelpunkt des K-s, daher liegt auch der Durchschnittspunkt der Achsen in demselben. In den meisten Fällen ist ein System von 3 Achsen zur Bestimmung der Krystallflächen hinreichend, doch erfordern gewisse Krystallformen eine größere Anzahl. Da diese Achsen nach verschiedenen Richtungen im Raume ausgedehnt u. von unbegränzter Länge sind, so muß jede Krystallfläche wenigstens eine Achse durchschneiden; die auf solche Weise auf den Achsen gebildeten Abschnitte werden Parameter genannt, u. es läßt sich durch Angabe der Größe u. Richtungen derselben die Lage der Flächen vollkommen bestimmen. Flächen, welche eine Achse nicht durchschneiden, also mit ihr parallel laufen, haben sonach einen unendlichen Parameter, was durch das Zeichen ∞ ausgedrückt wird. Die absolute Größe der Parameter ist für die Lagebestimmung der Flächen nicht wesentlich, sondern da eine Krystallfläche durch eine parallele Verschiebung vom Mittelpunkt weg od. nach demselben hin keine wesentliche Veränderung erleidet, so kommt es vorzugsweise auf das Verhältniß der Parameter an. Die durch die Krystallflächen begrenzten Coordinatenachsen, welche unter einander in einem bestimmten Größenverhältniß stehen, heißen Krystallachsen.

Die sämmtlichen bisher bekannten Krystallformen lassen sich je nach der Anzahl, Lage u. dem Größenverhältniß ihrer Achsen in 7 verschiedene Abtheilungen gruppiren, welche man Krystallsysteme (s.d.) nennt. Unter Krystallreihe versteht man die Gesammtheit aller von einer Grundform abgeleiteten Formen. Gewöhnlich denkt man sich bei der wissenschaftlichen Betrachtung der Krystallformen das Achsensystem so gelegen, daß eine der Achsen vertikal ist, u. nennt diese die Hauptachse, die übrigen Nebenachsen; eine durch die Nebenachsen gelegte Ebene heißt Basis. Jede durch die Hauptachse u. eine Nebenachse gelegte Ebene heißt ein Hauptschnitt. Der Endpunkt einer Hauptachse heißt Pol, fällt derselbe in eine Ecke, so heißt diese Polecke; die vom Pol auslaufenden Kanten heißen Polkanten; die um ein u. dasselbe Achsensystem gegebenen Flächen heißen isoparametrisch, wenn ihre in gleichwerthigen Achsen gelegenen Parameter der Größe nach gleich sind. Eine holoëdrische Krystallform ist die Gesammtheit der um ein bestimmtes Achsensystem für gegebene Parameter möglichen Flächen, wogegen eine hemiëdrische Krystallform die symmetrisch vertheilte Hälfte der Flächen einer holoëdrischen Form u. die tetartoëdrische Form das symmetrisch vertheilte Viertel dieser Flächen ist. Die Hemiëdrie u. Tetartoëdrie können sowohl nach einzelnen Flächen als nach Flächensystemen eintreten, doch müssen die Flächen od. Flächensysteme symmetrisch vertheilt sein, d.h. für jede bleibende Fläche od. jedes bleibende Flächensystem verschwinden die Nebenflächen u. Nebenflächensysteme u. bleiben die Nachbarflächen u. Nachbarflächensysteme. Hiernach können die hemiëdrischen Formen den Flächenparallelismus beibehalten od. nicht, je nachdem die Gegenfläche eine geradzählige od. ungeradzählige in der Reihe der Nebenflächen ist od. nicht; daher unterscheidet man parallelflächige u. geneigtflächige hemiëdrische Formen. Jede einfache holoëdrische Form liefert, da sie 2 vollkommen gleichwerthige u. nur durch ihre Lage verschiedene Flächenhälften hat, 2 ebenso verschiedene hemiëdrische Formen, welche man complementäre Formen (hemiëdrische Complemente, hemiëdrische Gegenkörper) nennt u. welche beide die holoëdrische Form wieder zusammensetzen Manche K-e sind an den entgegengesetzten Enden der Hauptachse gesetzmäßig durch die Flächen ganz verschiedener Formen begränzt, von denen daher nur die obere u. die untere Hälfte ausgebildet ist; diese Erscheinung nennt man Hemimorphismus, sie kommt bes. ausgezeichnet am Turmalin u. am Galmei vor. Eine merkwürdige Eigenschaft dieser hemimorphischen K-e ist die, daß sie durch Erwärmen polar elektrisch werden, also an den entgegengesetzten Enden entgegengesetzte Elektricitäten entwickeln. Die in der Geometrie gültigen Benennungen der regelmäßigen polyedrischen Gestalten ist auch für die Krystallformen üblich, u. man hat daher, von der Anzahl der den Körper begrenzenden Flächen ausgehend, Tetraëder, Hexaëder (Würfel), Oktaëder, Dodekaëder etc. Pyramiden sind immer 2 mit ihren Grundflächen auf einander stehende geometrische Pyramiden mit 6, 8, 12, 16 od. 24 Dreiecksflächen, deren Mittelkante in einer Ebene liegt, während beim Skalenoëder, einer der Pyramide ähnlichen Form, dieselbe nicht in einer Ebene liegt, sondern abwechselnd auf- u. niedersteigt. Sphenoide sind von 4 gleichschenklichen od. ungleichseitigen Dreiecken eingeschlossen; Rhomboëder, von 6 Rhomben, u. Trapezoëder, von 6, 8 od. 12 gleichschenklichen Trapezoiden umschlossene Formen. Die Prismen als Krystallformen sind sogen offene Formen, d.h. in der Richtung der Achse unbegrenzt, u. können daher nur in Verbindung mit andern Flächen auftreten; ebenso die Pinakoide, 2 mit einer Coordinatenebene parallele Flächen.

Die Krystallformen ein u. derselben Substanz können sehr mannichfaltig sein, gehören aber, mit wenigen Ausnahmen, stets demselben Krystallsystem an; außerdem finden sich an ein u. demselben K. sehr oft die Flächen verschiedener Krystallformen vereinigt u. zwar immer um denselben Mittelpunkt symmetrisch vertheilt, wobei gewöhnlich eine Form vorherrscht u. die allgemeine äußere Gestalt des ganzen K-s bedingt. Durch eine solche Vereinigung (Combination) werden die Begrenzungselemente der vorherrschenden Form verändert u. zwar zunächst die Kanten u. Ecken derselben durch die Flächen der untergeordneten Form verschieden modificirt. Eine Kante ist abgestumpft, wenn an die Stelle derselben eine ihr parallele Fläche (Abstumpfungsfläche) tritt; sie ist zugeschärft, wenn statt ihrer 2 ihr selbst parallele Flächen (Zuschärfungsflächen) vorhanden sind. Die Abstumpfung einer Ecke erfolgt durch eine einzige Fläche, die Zuschärfung durch 2, die Zuspitzung durch 3 od. mehrere gleichwerthige Flächen, welche an ihre Stelle getreten sind. Häufig geschieht es, daß 2 gleichgestaltete K-e derselben Substanz nach einem bestimmten Gesetz, doch nicht in paralleler Lage ihrer Achsen u. Flächen, mit einander verwachsen sind, u. man nennt solche Doppelformen Zwillingskrystalle (Zwillinge). Hinsichtlich der gegenseitigen Stellung beider Individuen gegen einander unterscheidet[862] man Zwillingskrystalle mit parallelen u. solche mit geneigten Achsensystemen; die ersteren sind nur bei hemiëdrischen Formen möglich, da hierbei 2 hemiëdrische Complemente dergestalt mit einander verbunden sind, daß sie sich gegenseitig zur holoëdrischen Grutzdform ergänzen. Die Zwillinge mit geneigten Achsensystemen sind so gebildet, daß sie in Bezug auf eine bestimmte Krystallfläche (Zwillingsfläche, Zwillingsäquator) symmetrisch sind od. so, daß das eine Individuum aus der parallelen Stellung um eine auf der Zwillingsfläche senkrechten Linie (Zwillingsachse), 180° gegen das andere gedreht ist. In Bezug auf die Art der Verwachsung unterscheidet man Berührungszwillinge, wo beide Individuen neben einander, u. Durchkreuzungszwillinge, wo dieselben durch einander gewachsen sind. Zuweilen sind nicht blos 2, sondern 3 u. noch mehr Individuen nach diesem Gesetze mit einander verwachsen, u. man nennt solche Verwachsungen Drillings-, Vierringskrystalle etc. Sehr oft kommen die Krystalle nicht frei u. vollständig ausgebildet in der Natur vor, sondern gewöhnlich in großer Anzahl neben, über u. durch einander gelagert, wodurch die sogenannten Aggregate entstehen. Je nachdem nun in einem solchen Aggregat die Individuen selbst deutlich erkennbar sind od. nicht, u. je nachdem im ersten Falle noch eine freie Ausbildung der Krystalle stattfindet, unterscheidet man: krystallisirte Aggregate mit deutlich erkennbaren u. theils frei aus krystallisirten Individuen, krystallinische Aggregate mit noch erkennbaren aber nicht frei ausgebildeten Krystallen (phanerokrystallinische) od. nicht unterscheidbaren Krystallen (kryptokrystallinische Aggregate). Die krystallinischen Aggregate unterscheidet man auch nach der Größe der Individuen als makrokrystallinische mit größern, u. mikrokrystallinische mit sehr kleinen Individuen. Ein Aggregat vieler um u. übereinander in regelmäßiger Anordnung um einen od. wenige Punkte gebildeter Krystalle nennt man Krystallgruppe, dieselbe erscheint in verschiedenen Formen u. heißt danach kugelig, ellipsoidisch, sphäroidisch, traubig, nierenförmig, knollig, garben-, büschel-, keil-, fächer-, rad- u. rosettenförmig. Eine Krystalldruse ist ein Aggregat vieler neben einander auf einer gemeinschaftlichen Unterlage gebildeten Krystalle; sie ist gewöhnlich unregelmäßig u. oft von allen Seiten geschlossen u. heißt dann Drusenhöhle; bildet sie einen hohlen, sphäroidischen Raum, so heißt sie Grode; sind die Individuen sehr klein, so geht die Druse in eine drusige Krusteod. Überzug, bei sehr kleinen K-en in eine Drusenhaut über. Bei größeren K-en findet man bes. häufig eine gewisse Unvollkommenheit u. Unregelmäßigkeit in der Ausbildung derselben, welche sich theils auf die unvollkommene Entwickelung der Flächen, theils auf die ungleiche Entfernung derselben vom Krystallmittelpunkt (ungleiche Centraldistanz) bezieht, doch bleibt die Lage der Flächen, also die Größe der Kantenwinkel, immer dieselbe, weßhalb auch nur diese bei der Messung der Krystalle die wesentlichen Elemente sind. Diese Messung der K-e (Krystallometrie) erfolgt mit Hülfe der Goniometer (s.d.), unter denen das von Wollaston erfundene Reflexionsgoniometer das gebräuchlichste ist.

Obgleich ein u. dieselbe Substanz in der Regel dieselbe Krystallform zeigt, od. wenigstens in Formen derselben Krystallreihe krystallisirt, so gibt es doch Fälle, wo derselbe Körper 2 wesentlich verschiedene Formen verschiedener Krystallreihen besitzt; man nennt diese Erscheinung Dimorphismus u. die Körper selbst dimorph. So zeigt der Diamant ganz andere Formen als der Graphit, während doch beide krystallisirter Kohlenstoff sind; Kalkspath u. Aragonit sind beide kohlensaurer Kalk u. krystallisiren in verschiedenen Systemen; auch der Schwefel u. mehrere andere Substanzen zeigen diese Eigenthümlichkeit. Isomorphismus (Homöomorphismus) nennt man die Eigenschaft zweier od. mehrerer verschiedener Substanzen, in denselben od. höchst ähnlichen Formen desselben Krystallsystems zu krystallisiren. Unter Heteromerie versteht man die Fähigkeit zweier Verbindungen von gleicher Krystallform, aber verschiedener chemischer Zusammensetzung zusammen zu krystallisiren. Eine bes. Eigenthümlichkeit der K-e ist ihre Spaltbarkeit, d.h. der ungleiche Zusammenhang der kleinsten Theilchen nach verschiedenen Richtungen, in Folge dessen jedes Krystallindividuum nach bestimmten Richtungen (Blätterdurchgänge) hin spaltbar ist u. wodurch die Entstehung der Spaltungsflächen u. Spaltungslamellen gegeben ist. Diese verschiedene leichte Trennbarkeit eines K-s nach verschiedenen Richtungen zeigt sich nicht nur bei mechanischer, sondern auch bei chemischer Einwirkung, insofern nämlich bei nicht zu rascher Auflösung krystallinischer Substanzen das ungelöst bleibende Stück in der Richtung der Blätterdurchgänge Vertiefungen u. Reisen zeigt od. auch eine der Hauptformen des Krystallsystems annimmt, dem der betreffende Körper zugehört. Hierher gehören die Widmannstädt'schen Figuren u. der Moiré metallique, Zeichnungen, welche auf Meteoreisen u. verzinntem Eisenblech bei der Einwirkung von Säuren hervortreten. Läßt sich an einem K. eine Spaltungsfläche nachweisen, so findet auch Spaltbarkeit nach allen Flächen derjenigen Krystallform statt, zu welcher die erstere gehört. Die durch Spaltung der K-e entstandenen Individuen nennt man Spaltungsformen. Zu den den Krystallen eigenthümlichen optischen Eigenschaften gehören bes. die doppelte Strahlenbrechung u. der Pleochroismus. Die K-e des Tesseralsystems zeigen keine doppelte Brechung, während alle K-e der übrigen Systeme diese Eigenschaft besitzen, wenn auch in sehr verschiedenem Grade. Am deutlichsten ist die Doppelbrechung am Doppelspath zu erkennen, an dem sie auch zuerst von Bartholin entdeckt wurde; sie zeigt sich darin, daß ein in dem K. einfallender Lichtstrahl nicht nur gebrochen wird, sondern zugleich in 2 Strahlen zerfällt, von denen der eine den Gesetzen der Brechung unterliegt (ordentlicher Strahl), der andere aber ein ganz eigenthümliches Verhalten zeigt (außerordentlicher Strahl). In jedem K. mit doppelter Brechung gibt es aber 1 od. 2 Richtungen, nach denen der durchgehende Lichtstrahl keine doppelte Brechung erleidet u. diese Richtungen nennt man optische Achsen des K-s, u. je nachdem sich 1 od. 2 solcher Achsen im K. auffinden lassen, unterscheidet man optisch einachsige u. optisch zweiachsige K-e. Die K-e des tetragonalen u. hexagonalen Systems sind optisch einachsig, die der übrigen 4 Systeme optisch zweiachsig. In den optisch einachsigen K-en ist die optische Achse parallel der krystallographischen Hauptachse, in den optisch zweiachsigen K-en liegen die beiden optischen Achsen[863] in einem der 3 Hauptschnitte u. in der Regel symmetrisch zu den beiden krystallographischen Achsen desselben Hauptschnitts, sie bilden einen bei verschiedenen Varietäten u. Species verschiedenen Winkel, dessen Halbirungslinie die optische Mittellinie genannt wird. Die Ebene, welche senkrecht zu der Fläche ist, in welcher der Strahl einfällt u. zugleich parallel der optischen Achse od. der optischen Mittellinie ist, heißt der optische Hauptschnitt dieser Fläche. Nur manche K-e zeigen die Eigenschaft des Pleochroismus, d.h. die Eigenthümlichkeit, im durchfallenden Licht nach verschiedenen Richtungen eine verschiedene Farbe zu liefern, u. zwar tritt diese Erscheinung als Dichroismus bei einigen K-en des tetragonalen u. hexagonalen Systems, als Trichroismus in denen des rhombischen u. klinoëdrischen Systems auf, während die K. des tesseralen Systems diese Erscheinung nicht zeigen. In vielen K-en wird durch Temperaturdifferenzen Elektricität erregt, u. man sagt daher von ihnen, daß sie thermoëlekirisch od. pyroëlektrisch sind bemerkenswerth dabei ist, daß zuweilen die beiden entgegengesetzten Elektricitäten zugleich an 2 od. mehreren gegenüberliegenden Stellen des K-s erregt werden (polare Pyroëlektricität). Die Stellen, wo diese beiden Elektricitäten auftreten, nennt man elektrische Pole des K-s, u. da an jedem Pol aufeinanderfolgend beide Elektricitäten auftreten, die eine bei Erwärmung, die andere bei Erkaltung, so nennt man die Pole, je nachdem sie durch Erwärmung positiv od. negativ elektrisch werden, analog- u. antilogelektrische Pole. Die Wissenschaft von den K-en u. der Gesetzmäßigkeit ihrer natürlichen Eigenschaften heißt Krystallolŏgie, sie zerfällt in Krystallogrăphie, welche sich mit den Gestaltungsgesetzen u. der Beschreibung der Krystallformen beschäftigt, Krystallophysik, welche die physikalischen u. Krystallochemie, welche die chemischen Eigenschaften der K-e u. den Zusammenhang derselben mit der äußern Form behandelt. Vgl. Rome Delisle, Essai de crystallographie, Par. 1772 (deutsch von Weigel, Greifsw. 1777); Hauy, Essai d'une théorie sur la structure des crystaux, Par. 1787; Hausmann, Krystallographische Beiträge, Braunschw. 1803; v. Raumer, Versuch eines ABCbuches der Krystallkunde, Berl. 1828; Rammelsberg, Lehrbuch der Krystallkunde, Berl. 1852; Naumann, Lehrbuch der reinen u. angewandten Krystallographie, Lpz. 1830; Derselbe, Anfangsgründe der Krystallographie, Lpz. 1850, 2. Aufl. 1854; Derselbe, Elemente der thoretischen Krystallographie, ebd. 1856; Großmann, Führer in der geometrischen Analyse der Krystallographie, ebd. 1857.