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Gesetz der Winkelkonstanz

Das Gesetz der Winkelkonstanz (Winkelkonstanz bei idealem und verzerrtem Kristallwachstum)

Das Gesetz der Winkelkonstanz besagt:

Alle zur selben Kristallart gehörenden Einzelkristalle schließen zwischen analogen Flächen – gleichen Druck, gleiche Temperatur und chemische Zusammensetzung vorausgesetzt – stets gleiche Winkel ein.

Der Däne Niels Stensen (lat. Nicolaus Steno) bemerkte um 1669 bei der Untersuchung von Quarz, dass die Flächen der Kristalle – unabhängig von ihrer Größe und Form – immer gleiche Winkel bilden. Er vermutete, dass dies eine Eigenschaft aller Mineralkristalle sei. Bestätigt wurde diese Vermutung nach weiteren Vorarbeiten durch Torbern Olof Bergman schließlich von Jean-Baptiste Romé de L’Isle. Romé de L’Isle und sein Assistent Arnould Carangeot vermaßen systematisch Kristalle mit dem von Carangeot entwickelten Anlegegoniometer. 1783 veröffentlichte Romé de L’Isle eine detaillierte Beschreibung von 500 Kristallarten, die auf diesen Messungen basierte. Dabei konnte er empirisch bestätigen, dass das Gesetz der Winkelkonstanz – wie von Steno vermutet – für jede Kristallart gilt. Romé de L’Isles systematische Messungen und der daraus folgende induktive Beweis des Gesetzes der Winkelkonstanz sind das erste Beispiel für wissenschaftliches (methodisch-empirisches) Vorgehen in der Kristallographie. Insofern kann Romé de L’Isle als Begründer der wissenschaftlichen Kristallographie gelten.

Wenn man bedenkt, auf welche Weise Kristalle wachsen, ist dieses Gesetz nur logisch. Die chemische Zusammensetzung und die Bindungsart der Grundbausteine eines Minerals bestimmt die Ausbildung des Kristallsystems mit den entsprechenden Atomen und Molekülen an den Kreuzungspunkten des Raumgitters. Weitere Atome werden immer parallel zu den einzelnen Ebenen des Raumgitters eingebaut. Durch Konvektionsströme innerhalb der mineralischen Lösung kommt es zur unregelmäßigen Verteilung der aufbauenden Atome und damit zur Bevorzugung oder Benachteiligung einzelner Flächen. Dennoch bleiben die Winkel zwischen den Ebenen des Raumgitters durch das vorbestimmte Kristallsystem zwingend erhalten


Einordnung