Zweistoffsysteme durch geordnete Kristallisation

Abstract

Kolloide beeinflussen schon in geringen Konzentrationen Tracht, Wachstum und Habitus von Kristallen1-7. Eine besondere Beeinflussung sind Liesegang- Ringe als eine periodische Abscheidung eines kristallinen, aber ungeordneten Niederschlages8, 9.- Für Einlagerungen vieler Stoffe sind Beispiele bekannt10-15. Bei der Epitaxie werden Kristalle auf Strukturebenen eines anderen kristallinen Stoffes als Basis abgeschieden 16-21. Orientiertes Aufwachsen organischer Moleküle auf Quarz wird für die Silikose verantwortlich gemacht22, 23. Sowohl im Mineralreich als auch im lebenden Organismus findet man eine ganze Anzahl von Zweistoffsystemen: In der von einem Stoff gebildeten Leitstruktur als Matrix sind Kritalle eines zweiten Stoffes so angeordnet, daß sie mit ihrem längeren Parameter der vorgegebenen Leitstruktur folgen, etwa Conchyolin-Aragonit in der Perle oder Kollagen-Apatit in Knochen. Der mizellare Bau der biologischen Substanz als eine Struktur mit geordneten Bereichen ist kenntlich an der Doppelbrechung, der Quellung und dem Ionenaustausch 24, 25. Versuche zu einer Synthese befriedigten bisher nicht 26-28. Diese Eigenschaften besaßen erst die ionotropen Gele aus Polyelektrolyten 29. In ionotrope Gele als Matrix lassen sich Kristalle geordnet und gerichtet einlagern 30. Die Reaktion erfolgt an den am Gelgerüst gebundenen Gegenionen durch Ionenaustausch ortsgebunden und reversibel. Dieser Vorgang ist durchaus verschieden von bisher bekannten Einlagerungen. Die parallelen Polyelektrolyt-Fäden im ionotropen Gel wirken dabei als Leitstruktur für die Kristallisation im Sinne von BENNINGHOFF31 und SCHMIDT 32. Es wurden Kristalle verschiedener Stoffe eingelagert und Modelle für natürliche Vorkommen dargestellt. Danach wurde die geordnete Kristallisation auch in einer nativen Matrix durchgeführt 33. Die Bildung ionotroper Gele verläuft am Beispiel des Bleialginats formal nach: 2 Na-Alginat + Pb (NO3)2⇄ Pb (Alginat) 2 Sol + Elektrol.I ionotr. Gel+2 NaNO3+H2O+Elektr. II+Wasser. Durch Variieren der Versuchsanordnungen lassen sich flächenhafte oder sphäritische Gele, Gelblöcke oder auch kompliziertere Strukturen, wie etwa dreidimensionale Gele darstellen, in denen die Mizellen spiralig angeordnet sind 34, 35.