Mischkristalllegierung

Als Mischkristall (Mk) wird ein Kristall oder Kristallit bezeichnet, der aus mindestens zwei verschiedenen chemischen Elementen besteht, wobei die Fremd-Atome oder -Ionen statistisch verteilt sind. Diese können entweder in die Zwischengitterplätze eingelagert sein (Einlagerungsmischkristall oder interstitielle Lösung) oder ein Atom des anderen Elements durch Substitution ersetzen (Substitutionsmischkristall). Mischkristalle sind somit feste Lösungen.

Mischkristalle mit metallischen Eigenschaften heißen Legierungen und werden dort behandelt.

Mischkristallbildung

Es werden drei Arten von Mischkristallbildung unterschieden:

• bei der homöotypen Mischkristallbildung haben die beteiligten Stoffe dieselbe Kristallsystem, die folglich auch der Mischkristall besitzt; Vergleiche hierzu Zweistoffsysteme mit vollständiger Löslichkeit im festen Zustand.
• bei der heterotypen Mischkristallbildung hingegen zwingt einer der beteiligten Stoffe dem/den anderen beim Einbau seine Kristallstruktur auf. Vergleiche hierzu Zweistoffsysteme mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand.
• Die an der Verbindung beteiligten Stoffe bilden Intermediäre Kristalle oder auch Intermetallische Verbindungen, deren Kristallsystem keinem der Basiselemente entspricht.

Mischkristalle bei Mineralen

Im Reich der Minerale bilden sich Mischkristalle nur selten aus Reinstoffen, sondern meist aus chemischen Verbindungen. Zwei Minerale definierter Zusammensetzung bilden eine hier eine sogenannte Mischkristallreihe (kurz: Mischreihe), deren Endglieder sie darstellen und deren Mischkristalle oft Namen erhalten, die keine Rückschlüsse auf deren Zusammensetzung zulassen.

So besteht beispielsweise der Labradorit, ein Mischkristall der Reihe Albit-Anorthit mit 50–70% Anorthit.

Die Minerale Forsterit (Mg₂SiO₄) und Fayalit (Fe₂SiO₄) bilden eine vollständige Mischkristallreihe, die Olivin-Reihe, ([Mg, Fe]₂SiO₄). Weitere Beispiele sind die Biotit-Reihe zwischen Phlogopit und Annit und die Melilith-Reihe zwischen Akermannit und Gehlenit.

Einige Mischkristallreihen enthalten Mischungslücken. Das bedeutet, dass bei bestimmten Verhältnissen beider Endglieder zwei Phasen existieren. Ein Beispiel ist die Plagioklas-Reihe Albit-Anorthit. Viele Mischkristallreihen sind bei hohen Temperaturen vollständig, besitzen aber bei tiefen Temperaturen solche Mischungslücken. Einige Kristalle können geringe Mengen anderer Elemente lösen. Dies bezeichnet man als Diadochie. Ein Beispiel ist der Einbau von Magnesium in Calcit (CaCO₃). Hier besteht keine vollständige Mischbarkeit zum Dolomit (CaMg(CO₃)₂) oder zum Magnesit (MgCO₃).

Literatur

• Jürgen Ruge, Helmut Wohlfahrt: Technologie der Werkstoffe: Für Studenten des Maschinenbaus und Bauingenieurwesens, der Verfahrenstechnik und der Werkstoffkunde. Vieweg+Teubner, 2002, ISBN 3528630213, S. 47, 48.  [1]

Weblinks

• Mineralienatlas:Mischkristall (Wiki)