Reinhard Fischer über die Eigenschaften von Kristallen Warum Gips nicht zum Gipsen taugt

„Über 98 Prozent der festen Erde bestehen aus Kristallen", sagt Reinhard Fischer, Professor der Kristallographie. Im Haus der Wissenschaft hat er über seine Leidenschaft gesprochen.
10.08.2015, 00:00
Lesedauer: 4 Min
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Von Ina Schulze

Inzwischen dürfte der Schock etwas abgeebbt sein. Ende Juni hat Reinhard Fischer nach 1000 Kilometern einen echten Schrecken, passend zur aktuellen Ausstellung „Krimi – Faszination Kristallographie“ im Haus der Wissenschaft, erlebt. Ein Ohr eines großen osterhasenförmigen Amethysts ist beim Transport von Mainz nach Bremen abgebrochen ( wir berichteten ). In Mainz soll das Ohr angeklebt werden.

Im Haus der Wissenschaft hat Reinhard Fischer etwas über seine Leidenschaft, die Kristallografie, erzählt. „Über 98 Prozent der festen Erde bestehen aus Kristallen. Also ist es logisch, dass wir eine Wissenschaft brauchen, die sich mit der Entstehung, Fertigung und der Eigenschaft von Kristallen beschäftigt“, sagt der Professor für Kristallographie an der Universität Bremen. Am Strand liege man beispielsweise auf Milliarden kleiner Quarzkristalle, die auch gerne als Bergkristalle bezeichnet werden. Quarze seien namensgebend für Kristalle, denn der Begriff stammt vom griechischen krýstallos ab, was so viel wie Eis bedeutet. „Früher hat man gedacht, dass Kristalle bei ganz tiefen Temperaturen entstanden sind. Dabei sind es in der Regel hohe Temperaturen“, sagt Fischer. Zusammenfassend entstehen Quarze durch eine Kombination aus hohen Temperaturen, hohem Druck und wässrigen Lösungen.

„Ein Quarzkristall besteht aus Silizium und Sauerstoffatomen, die ein ganz regelmäßiges Muster aufbauen, das sich fast unendlich in alle Richtungen fortsetzt und den herrlichen Kristall bildet“, erklärt Reinhard Fischer, der auch Mitglied im Fachkollegium 316 der Deutschen Forschungsgemeinschaft und Mitglied im College 5A des Instituts Laue Langevin am Neutronenreaktor in Grenoble ist. „Wir können uns merken: Ein Kristall hat eine ganz streng periodische Anordnung, immer wiederkehrend und unendlich. Ein Glas hat nicht diese regelmäßige Anordnung.“

Was aber hat es mit Kristallglas auf sich? „Ich hoffe, ich enttäusche Sie nicht. Aber Sie haben einfach nur Glas, das sicherlich eine höhere Qualität als Fensterglas hat“, beantwortet der Professor eine Publikumsfrage. Dagegen sei die Kristallkugel der Wahrsagerinnen früher tatsächlich aus Bergkristall angefertigt worden. Und Kristallzucker? Das sei eine sehr reine Saccharose und bestehe ebenfalls aus feinen Kristallen. Wie sieht es mit Swarovski-Kristallen aus? „Dieses hochwertige Material hat keine streng periodische Anordnung der Atome“, wiederholt Reinhard Fischer auf die Nachfrage des Publikums.

Quarze seien durchaus geeignet für Hightech-Produkte, wie zum Beispiel zur Verwendung in einer Quarzuhr. „Der Quarz ist ein Taktgeber in ihrer Uhr“, sagt Reinhard Fischer. Ein Querschnitt durch einen Quarzkristall zeige, dass positive und negative Ladungen generell regelmäßig verteilt und somit elektrisch neutral sind. Wird ein Quarz nun deformiert, verschieben sich die Ladungen, was einen Spannungsstoß erzeugt. Demnach könne man auch eine Spannung an den Kristall anbringen. „Diese Spannung wird durch die Eigenfrequenz des Quarzes in ihren Schwingungen stabil gehalten“, sagt der Wissenschaftler. Das wiederum könne man als Taktgeber für eine Uhr benutzen.

Reinhard Fischer hat noch ein weiteres Beispiel parat. Die meisten hätten sicherlich schon mal ein Loch zugegipst. Dennoch wolle er das einmal vorführen. Ein wenig Gips und Wasser in einer Schüssel verrührt – und schon kann es losgehen. Das zumindest denken die Zuhörer. Denn das Gemisch ist extrem flüssig und so gar nicht für das Verputzen geeignet. Was ist geschehen? „Ich habe dummerweise Gips genommen“, erklärt Fischer zur Verwirrung des Publikums. Doch mit Gips könne es überhaupt nicht funktionieren. Gips bestehe aus Calciumsulfat. „Es kann gar kein Wasser mehr aufnehmen, weil es bereits gesättigt ist mit Wasser“, sagt Fischer. Erhitzt man Gips, dann verdampft das Wasser. Das, was man tatsächlich im Baumarkt kaufe, sei demnach in Wirklichkeit Basalit, woraus dann im Zusammenhang mit Wasser Gips entstehe. Bei der Verwendung werde ein Kristallisationsprozess in Gang gesetzt, wobei sich ein fester Stein bildet.

„Wenn Sie noch eine halbe Million Jahre warten können, dann wachsen die Kristalle weiter“, sagt Reinhard Fischer. Er verweist auf die Mine von Naica in Mexiko, in der unter einer besonderen Atmosphäre riesige Kristalle von mehreren Metern Höhe entstanden sind. Das Wachstum funktioniere wie Tetris oder wie mit Legosteinen. Der Kristall bilde einen identischen Baustein nach dem anderen. Die Größe der Bausteine bestimmen die Winkel des Kristalls.

Ein weiteres bekanntes Phänomen sei die Entstehung von Benzin in einem Kristall. Sogenannte Zeolithe haben Hohlräume, in die das Erdöl aus den großen Raffinerien eindringt. Das Erdöl wiederum bestehe aus langen Molekülen, die in den Kristallen kurz geschnitten werden. Dies nennt man Cracking. „Das was aus dem Kristall wieder heraus kommt, ist Benzin“, sagt Reinhard Fischer. Zeolithe findet man teilweise auch im Waschpulver. Dadurch werde das Wasser weicher. „Der Zeolith gibt sein weiches Natrium ab und nimmt das harte Calcium aus dem Wasser auf.“

Eine Hypothese des Geophysikers Joseph Smith aus Chicago besagt sogar, dass das Leben in den Hohlräumen von Zeolithen entstanden sei. „Man wird’s wohl nicht nachweisen können. Aber in Zeolithen ist immer Wasser, es können Prozesse stattfinden. und warum soll nicht auch das Leben im Zeolith entstanden sein?“, sagt Reinhard Fischer, und gibt somit viele kleine Ausblicke in die faszinierende Welt seiner Leidenschaft der Kristallographie.

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