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Mischkristalle und Doppelsalze

Autor: Hans Lohninger

Viele anorganische Substanzen weisen eine gewisse Mischbarkeit auf atomarer/molekularer Ebene auf, so dass sich einheitliche Kristalle ergeben, die aber unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen können. Im Gegensatz dazu stehen Doppelsalze, die keine Mischungen darstellen sondern Verbindungen mit klaren stöchiometrischen Verhältnissen.

Als Beispiel für den Unterschied von Mischkristallen und Doppelsalzen sei die Mischung aus gleichen molaren Mengen Magnesit und Calcit einerseits, und Dolomit andererseits angegeben. Obwohl beide Systeme die gleiche Bruttozusammensetzung aufweisen, liegt im ersten Fall einfach eine physikalische Mischung der beiden Einzelkomponenten vor, und im zweiten Fall eine echte chemische Bindung:

Mischkristalle

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Mischkristallen: Substitutionsmischkristalle, bei denen eine Atomart durch eine andere Ersetz wird, und Einlagerungsmischkristalle, bei denen Fremdatome auf den Zwischengitterplätzen eingelagert werden. Einlagerungsmischkristalle nennt man auch interstitielle Lösungen:

Als Beispiel für Substitutionsmischkristalle seien Zink in Kupfer (Messing) oder Olivine angeführt, bei denen Eisen, Magnesium und Mangan in weiten Grenzen austauschbar sind. Kohlenstoff in Eisen (siehe Eisen-Kohlenstoffdiagramm), oder Kohlenstoff in Wolfram (siehe Wolframcarbid) führen dagegen zu Einlagerungsmischkristallen.

Im allgemeinen treten bei Mischkristallen auch Mischungslücken auf, so dass nicht beliebige Mischungen erzeugt werden können. Kohlenstoff kann z.B. in α-Eisen nur in geringen Mengen gelöst werden, bei höheren Kohlenstoffkonzentrationen bildet sich im Eisen explizit Zementit.

Doppelsalze

Doppelsalze weisen immer eine stöchiometrische Zusammensetzung auf, da die Grundlage der Kristalle eine eindeutige chemische Bindung ist. In Lösung sind (im Gegensatz zu Komplexen) die Doppelsalze jedoch in die einzelnen Ionen dissoziiert.

 

Beispiele von Mischkristallen und Doppelsalzen:

Substanz Typ Zusammensetzung
Calciummagnesiumcarbonat (Dolomit) Doppelsalz CaMg(CO3)2
Eisenoxid Mischkristall Fe0.85...0.95O
Kaliumchromsulfat (Chromalaun) Doppelsalz KCr(SO4)212H2O
Kaliumnatriumtartrat Doppelsalz KNaC4H4O64H2O
Olivin Mischkristall [Fe,Mg,Mn]2SiO4

 
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Last Update: 2013-08-08