Et forsøg fra krystallernes verden.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 1999 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Ole Bostrup
Børn og gamle, kvinder og mænd alle fascineres de af smukke krystaller. Oldtidens mennesker var det, nutidens er det. Spændende er det at se på naturens produkter, endnu mere spændende er det at se mennesketilvirkede krystaller. Og nyttigt er det. Krystaller bruges i den anvendte kemi, og de skal tilvirkes til brug ved den rene kemis forskning.
Krystaldyrkning har en forunderlig tiltrækningskraft på elever i folkeskolen, ved det sidste eksamensprojekt, som jeg her i sommeren 1998 var censor for, var det tydeligt, at den unge, som skulle afslutte sit civilingeniøruddannelse var følelsesmæssigt optaget af de smukke krystaller, som han havde fremstillet af et hidtil ukendt stof.
Nærværende indledning er således en opfordring til at vælge nogle tilstrækkeligt ufarlige stoffer og så se at komme i gang. Allan Holden & Phylis Singer har skrevet den bedste på dansk foreliggende bog om emnet1, den er udsolgt fra forlaget, men den kan nok lånes fra det lokale bibliotek.
Der er endnu en grund til at dyrke krystaller. Det er det kemihistoriske aspekt. Studiet af krystaller har gang på gang bragt kemien fremad. Derfor skal vi starte ved Eilhard Mitscherlich, der er blevet kaldt for den preussiske kemis fyrste.
Eilhard Mitscherlich 1794-1863
Han blev født i landsbyen Neuende i marsklandet Jeverland som søn af en ikke særligt velhavende præst. I dag er Neuende en del af havnebyen Wilhelmshaven, men den eksisterede ikke dengang.
Eilhard Mitscherlich blev af rektor for den lokale latinskole, Marien-Gymnasium karakteriseret som usædvanlig dygtig. I 1811 afsluttede han sin skolegang og besluttede sig for at uddanne sig til diplomat. Derfor begyndte han studier i orientalske sprog i Heidelberg, Paris, Göttingen og Giessen. Det gik ham stadig godt, han blev doktor i orientalske sprog 1814. 20 år gammel.
De turbulente forhold i Europa i årene efter napoleonskrigene satte en stopper for denne karriere. Han begyndte at studere kemi i Göttingen med Friedrich Stromeyer (1776-1835) som vejleder, og her begyndte han sine forsøg med krystaldyrkning. I 1818 rejste han til Berlin og fortsatte sine kemiske forsøg i et laboratorium, der blev ledet af botanikeren Friedrich Link (1767-1850). Det var nok botanikkens systematik, der tiltrak og inspirerede Eilhardt Mitscherlich. I 1819 kunne den 25-årige i Det Kgl. Preussiske Videnskabernes Selskab forelægge det arbejde »Om saltes krystallisation«, som med et slag skulle indskrive ham i kemihistorien.
Isomorfi
Sætningen »Analogt sammensatte stoffer er ofte isomorfe, dvs. de har samme krystalform og næsten samme kantvinkler« er Mitscherlichs lov fra 1819.
Mitscherlich brugte som et af sine eksempler, at de stoffer vi kalder hhv. kaliumdihydrogenphosphat—vand (1/1) og kaliumdihydrogenarsenat—vand (1/1) er isomorfe, og deraf kan man slutte, at de er analogt sammensat.
Mitscherlichs lov fik stor betydning. Den var med til at styrke tilliden til Daltons atomteori. Den fik også stor betydning for mineralogeins udvikling.
Isomorfe stoffer kan danne blandingskrystaller. I de to aluner, som vi nu kalder hhv. aluminiumkaliumbis(sulfat)—vand (1/12) og chromkaliumbis(sulfat)—vand (1/12), kan aluminium kontinuert erstattes med chrom. Det vil vi demonstrere.
Fremgangsmåde
Saltenes opløselighed afhænger af temperaturen, og den er slet ikke så nem at holde konstant. Med rimelig gode resultater har jeg benyttet en slags gammeldags »høkasse«: Et stort bægerglas fyldes næsten med vat og i midten sætter jeg det kar, i hvilket temperaturen skal holdes konstant.
Mættet opløsning af alun AlK(SO4)4×12H2O: I en konisk kolbe overhældes c. 100 g salt med c. 500 mL vand, kolben proppes til, og blandingen får lov at stå en uges tid.
Mættet opløsning af chromalun CrK(SO4)4×12H2O: I en konisk kolbe overhældes c. 150 g salt med c. 500 mL vand, kolben proppes til, og blandingen får lov at stå en uges tid.
Krystaldyrkning: Den bedste krystal, man kan få fat i, fiskes op og anbringes på enden af en tråd fx med kontorlim. C. 100 mL mættet opløsning hældes op i et 200 mL bægerglas, tråd med krystalkim bindes fast til en pind, der lægges diametralt over bægerglasset, således at krystalkimet er i væskens centrum. Glasset lukkes med alufolie og henstilles i høkassen. Prik et par huller i folien, så vandet langsomt kan fordampe. Dyrkningen må gerne foregå over en måned.
Har man fået en flot krystal af chromalun, kan den anbringes i mættet opløsning af alun. Man kan også blande opløsningerne af alun og chromalun.
Alunkrystallerne kan med lidt behændighed få glasklare, chromalun er mørk violet, blandingskrystallerne kan man få lysviolette.
Morale
Det er med krystaldyrkning som med dyrkning af blomster i en have: Man kan blive forfalden til beskæftigelsen.
Litteratur
1. HOLDEN, A.; SINGER, P. 1962, Krystallernes Verden (København: Gyldendal)
2. SCHÜTT, H.-W. 1997, Eilhard Mitscherlich. Prince of Preussian Chemistry (Washington: American Chemical Society).
