Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Kristalle sind Festkörper, deren Bausteine regelmäßig angeordnet sind – vom Kochsalz über Schneeflocken bis zum Silizium-Einkristall im Computerchip. Dieses Quiz fragt nach den Grundlagen der Kristallographie: Symmetrien, Kristallsysteme und Gitterfehler, aber auch nach Piezoeffekt, Mohshärte und der Wortherkunft aus dem griechischen Wort für Eis. Dazu kommen Fragen zur Kristallstrukturanalyse, mit der Forscher seit Max von Laue den atomaren Aufbau der Materie entschlüsseln.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Wie heißt die Wissenschaft von den Eigenschaften und Formen der Kristalle?
Kristallographie
Eng verwandt sind die Metallographie und die Mineralogie; auch Metalle sind kristalline Materialien.
Q 02Wie heißt eine Flüssigkeit, die einige Eigenschaften eines Kristalls aufweist?
Flüssigkristall
Voraussetzung ist, dass die Eigenschaften der Flüssigkeit von der Raumrichtung abhängen.
Q 03Wie bezeichnet man die künstliche Herstellung von Kristallen?
Kristallzucht
Die Proteinkristallographie befasst sich speziell mit der Herstellung von Proteinkristallen zur Strukturanalyse.
Q 04Welche Form haben ungestört gewachsene Kochsalzkristalle (Mineral Halit)?
würfelförmig
Solche idiomorphen Kristalle verraten in ihrer äußeren Form die Kristallstruktur; in der Natur weichen meist nur die Kantenlängen ab, nie die Winkel.
Q 05In welchem Alltagsgegenstand erzeugen verformte Quarzkristalle Zündfunken?
Piezofeuerzeug
Piezoelektrische Kristalle bauen bei Verformung eine elektrische Spannung auf – und verformen sich umgekehrt, wenn Spannung anliegt.
Q 06Wie nennt man Festkörper wie Glas, die keine innere Fernordnung besitzen?
amorph
Auch sogenanntes Bleikristall und anderes Kristallglas gehören trotz ihres Namens dazu.
Q 07Wie heißt die gleichbleibende Struktureinheit, aus der ein periodischer Kristall aufgebaut ist?
Elementarzelle
Ein anderer Name dafür ist Einheitszelle; vor 1992 wurden Kristalle allein über diese Periodizität definiert.
Q 08Wozu dienen piezoelektrische Schwingquarze in der Elektronik, etwa in Quarzuhren?
Taktgeber
Piezokristalle können außerdem als Mikrofon, Lautsprecher, Kraftsensor oder Aktuator arbeiten.
Q 09Was entsteht, wenn die Kristallisation an vielen Stellen gleichzeitig einsetzt?
Polykristall
Ausgangspunkt jeder Kristallbildung ist ein Kristallisationskeim, der bei sinkender Temperatur wächst.
Q 10Wie nennt man zwei verwachsene Kristalle gleicher Struktur, aber verschiedener Orientierung im Raum?
Kristallzwilling
Solche Verwachsungen treten bei der Kristallisation in vielen Fällen auf.
Q 11Welche Art von Ordnung besitzt ein Glas, das aus einer zu schnell abgekühlten Schmelze entsteht?
Nahordnung
Ein Kristall hat durch seine geordnete Gitterstruktur gegenüber Glas eine geringere freie Enthalpie.
Q 12Was bedeutete das griechische Wort krýstallos, von dem „Kristall“ abstammt, bei Homer zunächst?
Eis
Später bezeichnete das Wort alles Helle und Durchsichtige, insbesondere den Bergkristall, aber auch farbige Edelsteine und Glas.
Q 13Welches Wort beschreibt, dass die physikalischen Eigenschaften eines Kristalls von der Raumrichtung abhängen?
anisotrop
Stofflich und physikalisch ist ein Kristall dagegen einheitlich, also ein homogener Körper.
Q 21Welche beiden voneinander unabhängigen Merkmale bestimmen die äußere Form eines Kristalls?
Habitus und Tracht
Kristalle, deren äußere Form durch fremde Grenzflächen bestimmt ist, nennt man xenomorph – nach dem griechischen Wort für „fremd“.
Q 22Wie heißt die Eigenschaft mancher Kristalle, eine Temperaturdifferenz in eine Ladungstrennung umzuwandeln?
Pyroelektrizität
Solche Kristalle stecken in Bewegungsmeldern und Temperaturfühlern; nicht alle piezoelektrischen Kristalle zeigen diesen Effekt.
Q 23Wie viele kristallographische Raumgruppen gibt es bei dreidimensionalen Kristallen?
230
Bei zweidimensionalen Kristallen sind es nur 17 ebene Gruppen; alle sind in den International Tables for Crystallography aufgeführt.
Q 14Wie heißt die Existenz verschiedener Kristallstrukturen (Modifikationen) derselben Substanz?
Polymorphie
Beim Eisen werden die Modifikationen mit griechischen Buchstaben durchnummeriert, etwa α-Eisen (Ferrit) und γ-Eisen (Austenit).
Q 15Wer klassifizierte die verschiedenen möglichen Translationsgitter der Kristalle?
Auguste Bravais
Er ließ neben primitiven Elementarzellen mit einem Gitterpunkt auch größere, flächen- oder innenzentrierte Zellen zu.
Q 16Welche 1984 entdeckte Kristallart erzwang eine neue Definition des Kristallbegriffs?
Quasikristalle
Sie bilden eine Untergruppe der aperiodischen Kristalle – die periodischen Kristalle bleiben aber die bei weitem größte Untergruppe.
Q 17Wie nennt man den Nichtgleichgewichtszustand einer Schmelze, der ihre Kristallisation ermöglicht?
Unterkühlung
Bei Dampf und Lösungen spricht man stattdessen von Übersättigung; in beiden Fällen darf kein Gleichgewicht herrschen.
Q 18Welche Schreibweise von „Kristall“ war im 19. Jahrhundert ebenfalls gebräuchlich?
Krystall
Das Wort kam über das lateinische crystallus in die althochdeutsche Form kristallo, aus der sich die heutige Schreibweise entwickelte.
Q 19Womit werden Kristallflächen und Gitterebenen beschrieben?
Millersche Indizes
Kristalltypen lassen sich außerdem nach der Art der Bindung ihrer Bausteine unterscheiden, etwa als Ionenkristall.
Q 20Welche Zähligkeit einer Drehachse ist in einem periodischen Kristall nicht möglich?
fünf
Weil die Translationssymmetrie erhalten bleiben muss, kommen nur 1-, 2-, 3-, 4- und 6-zählige Achsen vor.
Q 24Bis wann hielt sich die Ansicht, Bergkristall sei unschmelzbar gefrorenes Wasser?
Frühes Mittelalter
Die Vorstellung geht auf den antiken griechischen Bergbau zurück, bei dem wahrscheinlich Quarzkristalle entdeckt wurden.
Q 25Wie viele verschiedene Translationsgitter gibt es im dreidimensionalen Raum?
14
Diese Gitter bestehen aus gleichen Parallelepipeden, deren Ecken die Gitterpunkte darstellen.
Q 26Wie vielen Punktgruppen (Kristallklassen) lässt sich ein Kristall anhand seiner äußeren Form zuordnen?
32
Die Punktgruppen beschreiben die makroskopischen Symmetrieeigenschaften; die Translation spielt bei der äußeren Betrachtung keine Rolle.
Q 27Seit welchem Jahr definiert die Kristallographische Union IUCr Kristalle über diskrete Beugungsordnungen?
1992
Nach dieser Definition weist ein Kristall eine Fernordnung auf, muss aber nicht zwangsläufig periodisch sein.
Q 28Welche Art von Prozess ist die Bildung eines Kristalls thermodynamisch betrachtet?
exergonisch
Die Entropie nimmt dabei zwar ab, doch bis zum Schmelzpunkt überkompensiert die Kristallisationsenthalpie diesen Effekt.
Q 29Welches Membranprotein ordnet sich in der Biomembran als zweidimensionaler Kristall an?
Bacteriorhodopsin
In der Strukturbiologie werden 2D-Kristalle gezüchtet, um Atompositionen per Elektronen-Kryomikroskopie zu bestimmen.
Q 30Wie heißen die elf zentrosymmetrischen Punktgruppen, in die sich Röntgenbeugungsmuster einteilen lassen?
Lauegruppen
Auch nicht-zentrosymmetrische Strukturen liefern zentrosymmetrische Beugungsmuster, da die Reflexe als Friedelpaare gleicher Intensität auftreten.