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Kristallzüchtung (Calciumacetat)

Lernwerkstatt

© 2025


Grundidee｜ Ungewollte Züchtung｜ Gewollte Züchtung｜ Einfache Variante｜ Schnelle Variante｜ Kristallform steuern｜ Nadelkristalle｜ Sandkorallen｜ Persönliche Anmerkung｜ Fußnoten


Grundidee


Kristalle aus reinem Calciumacetat wurden bisher in der Natur noch nicht beobachtet. Sie lassen sich aber mit einfachsten Mitteln leicht selbst züchten. Sehr gute Ergebnisse gab es mit Schalen von Nordseemuscheln, aufgelöst in haushaltsüblicher Essigessenz. Die Kristalle wuchsen schnell und sehr zuverlässig in nadel-[9] oder knollenartigen Formen, sogenannten Modifikationen. Diese Seite beschreibt unsere Erfahrungen[6] aus mehreren Versuchen in einer Lernwerkstatt in Aachen.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Calciumacetat wuchs bei wiederholten Versuchen in unserer Lernwerkstatt in Aachen immer wieder in zwei deutlich unterschiedlichen Formen. Links erkennt man ein strahliges Wachstum hin zu spinnenwebartigen Formen. Diese Form bildete sich zuverlässig bei einer Verdampfung auf dem horizontalen Boden gläserner Becher aus. Die Fäden wirken fast wie straff gespanntes Nylon. Rechts hingegen sieht man eine Form, die vor allem an senkrechten Wänden der Gläser sowie vor allem auch auf der Oberfläche von Sanden entstand: korallenförmige oder blumenkohlartige Ausblühungen.☛


Ungewollte Züchtung


In der Natur wurden Kristalle aus Calciumacetat beziehungsweise seinen Hydraten nicht beobachtet.[7] Vielleicht sind die Kristalle zu unbeständig gegen den Einfluss von Wasse oder Hitze. Sehr wohl aber werden solche Kristalle auf den Schalen von Meerestieren, Eierschalen oder antiken Töpferwaren beobachtet, und zwar vor allem dann, wenn diese Objekte in hölzernen Schränken aufbewahrt werden. Dort schädigen sie die Objekte oft erheblich. Indem man die alten Objekte für ein Kristallwachstum günstigen Bedingungen überlässt, züchtet man auf ihnen sozusagen ungewollt die Kristalle.

Moleküle von Calciumacetat Ca(CH₃COO)₂ können zusammen mit Wassermolekülen Kristalle bilden. Die chemische Schreibweise für alle solchen Hydrate schreibt man als Ca(CH₃COO)₂·nH₂O. Je nachdem wie viele Wassermoleküle dabei auf ein Acetatmolekül fallen hat n einen anderen Wert.


ZITAT:

"Salze von Calciumacetat […] treten als Ausblühungen auf kalkhaltigen Kulturgütern wie Eiern, Muschelschalen oder antiker Keramik auf. Die Acetatsalze entstehen durch die Reaktion von Essigsäure, die von Holzmöbeln und Vitrinen abgegeben wird, mit Calciumcarbonat. Dieses Phänomen ist als Bynes Krankheit bekannt und wird seit dem Ende des 19. Jahrhunderts beobachtet."[7]


Und:


ZITAT:

"Historische kalkhaltige Objekte, wie z. B. antike Amphoren, sind während der Lagerung in Museen einer Vielzahl von Umwelteinflüssen über Jahrhunderte ausgesetzt. Besonders häufig treten weiße, nadelförmige Ausblühungskristalle auf kalkhaltigen Objekten auf. Dieses Phänomen ist als „Bynes Krankheit“ bekannt. […] Holzmöbel und -vitrinen, besonders solche aus Eichenholz, [stoßen] Ameisen- und Essigsäure oder deren Vorstufen aus"[8]


Die an den Aubslühungen beteiligten Kristalle sind äußerst vielgestaltig. Sie bestehen aus verschiedenen Stoffen, treten selten oder nie in chemisch reiner Form auf auf und ihre Analyse ist technisch sehr aufwändig. Man verwendet dazu unter anderem Röntgengeräte.[8]

Wer also die Kristalle nicht aktiv züchten möchte, sondern fertig gewachsene Kristalle betrachten möchte, sollte vielleicht alte Sammlungen von Kuriositäten, etwa in einem Kuriositätenkabinett aus dem 18. Jahrhundert suchen.

Wer die Schönheit regelmäßiger Strukturen aus der Natur mit abstraktem geometrischen Denken und hochmoderner Physik verbinden möchte, wird in der Kristallographie ein lohnendes Feld der Betätigung finden. Kristallographie ist ein aktives Forschungsgebiet mit dazugehörigen Studiengängen.

Verwunderlich ist, dass in den wissenschaftlichen Veröffentlichungen zwar die weißen nadelförmigen Formen beschrieben werden, nicht aber die knollenförmigen, die an Korallen erinnern. Beide Formen kann man aber mit einfachsten Mitteln leicht selbst züchten.

Gewollte Züchtung


Wer nicht Jahrzehnte oder Jahrhunderte auf Kristalle warten möchte, oder in alten verstaubten Räumen suchen will, kann die Kristalle auch in wenigen Tagen selbst züchten. Diese Versuche gelingen immer und die Kristalle bilden auch große schöne Formen aus.

Material

  • Einige Muschelschalen (z. B. Herzmuscheln)[1]
  • Wahrscheinlich gehen auch Eierschalen oder Ähnliches.

Einfache Variante


Die hier beschriebene Variante funktioniert mit der kleinst möglichen Anzahl an Geräten oder Materialarten. Es ist die simpelste Möglichkeit, um Kristalle aus Calciumacetat zu züchten. Der Preis für den geringen Aufwand an Material ist jedoch die lange Versuchsdauer von bis zu vier Wochen. Bei Raumtemperatur in einem offenen Gefäß nahm in einem Versuch die Höhe von Wasser pro Tag um etwa einen Millimeter ab.[4]

Lösung herstellen

  • Nimm zum Beispiel 6 Klappen von Herzmuscheln.
  • Damit kommt man auf eine Masse von vielleicht 20 Gramm.
  • Nimmt rund 300 Milliliter Essigessenz mit 25 % Konzentration.
  • Gib die Schalen und die Essigessenz zusammen in den Messbecher.
  • Wenn man kleine Gasbläschen von den Schalen aufsteigen sieht, läuft die Reaktion.
  • Lasse alles so lange stehen, bis sich die Muschelschalen ganz aufgelöst haben.
  • Je nach Temperatur kann das ein bis zwei Tage dauern.

Durchführung

  • Nimm die selbst hergestellte Lösung von Calciumacetat in dem Becherglas.
  • Stelle das Becherglas dann irgendwo ohne Decke hin.
  • Warte so lange bis die Flüssigkeit ganz verdampft ist.
  • Das kann ein oder zwei Wochen dauern.
  • Im Becherglas sieht man am Ende am Boden und den Wänden die weißen Kristalle.

Schnelle Variante


Bei der schnellen Variante kann man dieselben Materialien benutzen wie bei der einfachen Varianten. Man benötigt aber zusätzlich noch ein Heizgerät.

Material

  • Einige Muschelschalen (z. B. Herzmuscheln)[1]
  • Wahrscheinlich gehen auch Eierschalen oder Ähnliches.

Um den ganze Ablauf auf eine bis wenige Stunde zu verkürzen kann man die Lösung bis knapp unter den Siedepunkt erhitzen. Das beschleunigt sowohl das Auflösen der Muschelschalen als auch das spätere Eindampfen der Lösung. Ein Magnetrührer mit Rührfisch[3], der die erhitzte Lösung ständig umrührt, kann bei zum Beispiel 900 Umdrehungen pro Minute das Verdampfen noch einmal beschleunigen.

  • Verdunsten bei Raumtemperatur: etwa 1 mm pro Tag
  • Verdampfen bei Kochtemperatur: etwa 1 mm pro Minute

In einem Pilotversuch konnten auf einer Heizplatte mit Magnetrührer in einer halben Stunde gut 150 Milliliter Flüssigkeit verdampft werden. In einem früheren Versuch kann man auf eine Höhenabnahme von etwa 0,6 bis 0,8 Millimetern pro Minute bei kochendem Wasser (ohne Rührer), unabhängig vom Durchmesser des Becherglases.[5]

Kristallform steuern


Man kann die Versuche gezielt so durchführen, dass am Ende bestimmte gewollte Formen von Kristallen entstehen. Man kann sowohl eher nadelförmige wie auch eher kohlartige oder korallenhafte Formen gezielt züchten.

Nadelkristalle


September bis Oktober 2025: dieser Versuch entstand im Rahmen eines größeren Projektes. Das übergeordnete Ziel ist es, aus Sand eine Art künstlichen Sandstein zu machen. Die Idee ist es, dass ein Stoff wie zum Beispiel Salz, Kalkstein oder auch Calciumacetet zwischen den Sandkörnern wachsend Kristalle ausbildet, die die Körner dann verbacken oder verkitten. In der Fachsprache der Geologie nennt man das zementieren.

Protokoll

  • 28. August 2025: wir hatten vielleicht drei Einzelklappen von Nordsee-Muscheln in Essigessenz aufgelöst.
  • 3. September: ich hatte mit einem anderen Schüler das auch noch einmal gemacht, allerdings mit verschmutzten Muschelschalen mit Erdresten. Darunter waren auch Schalenteile von Sandklaffmuscheln. ✔
  • 4. September 2025: Wir haben heute beide Lösungen zusammen gekippt. Dann haben wir die neu entstandene Lösungsmenge von über 300 Millilitern einmal filtriert. Wir benutzen Melitta-Flachfilter mit vielleicht 10 Mikrometer Porengröße. ✔
  • 11. September 2025: Wir haben 150 ml der 300 ml-Lösung mit vielleicht 20 g in Essigessenz aufgelösten Schalen bei voller Hitze auf dem Magnetrührer über 35 Minuten verdampft. Aus 150 ml wurden so etwa 80 ml. Die Temperatur der Lösung war etwa 86 °C (gemessen). Der Magnetrührer war zunächst auf 900 U/min eingestellt. Bei abnehmender Wassertiefe erzeugte er aber große Spritzer, sodass wir ihn auf etwa 500 U/min herunter regelten. Der kondensierte Dampf hinterließ auch außerhalb des Messbechers überall Spuren von weißem Kristallisat. Oona[6] hat Notiz und Film und Bilder. ✔ Am Ende der Erhitzung waren im Becherglas noch knapp über 100 Milliliter Flüssigkeit am Boden. Auf der Flüssigkeit war eine schon dicke Schicht weißer schwimmender Kristalle zu sehen.
  • 18. September 2025: Vom 11. September bis heute stand das Becherglas offen im Raum. Die Flüssigkeit ist weitgehend verdunstet. An den Glaswänden und am Thermometer sind knollig, schimmelpilzartige weiße Kristalle gewachsen. Der Boden war bis knapp 1 cm Höhe gallertartig massiv zugewachsen. Die Konsistenz war wie die von Schneematsch, die Farbe weiß. Die Textur war nadelartig, spinnwebenhaft. Wahrscheinlich handelt es sich bei den meisten Kristallbildungen um Calciumacetat mit eingelagertem Kristallwasser. Der Messbecher und das gesamte Acetat haben zusammen insgesamt 218,4 Gramm gewogen. Dann wurde das feucht-matschige Acetat in einen Messingbecher (Leermasse 270,4 Gramm) umgefüllt. Der Messingbecher mit dem Acetat wog dann 302,1 Gramm. Das bis auf wenige Schmierreste mit einem Metallspatel leergekratzte Becherglas wog 186,5 Gramm. Damit kommt man auf eine Masse des Acetats von 31,4 Gramm. Die Acetat-Masse über die Differenz der Becherglasmassen ist (218,4-186,5) Gramm oder 31,9 Gramm. Zuletzt wurde das matschige Acetat mit einem Spachtel wieder zurück in das Becherglas zurückgefüllt. Die Gesamtmasse Becherglas mit Acetat war dann 217,5 Gramm. Pro Umfüllvorgang sind dann also etwa 0,5 Gramm Masse verloren gegangen. Fazit: der Calciumacetat-Matsch hatte eine ungefähre Masse von fast 32 Gramm.
  • 25. September 2025: Der Becher mit dem eingetrockneten Präzipitat wog insgesamt etwa 200,9 Gramm. Damit wiegt die weiße Acetatmasse nach einer weiteren Woche an der Luft 200,9-186,5 Gramm, also nur noch 14,4 Gramm. Vermutlich handelt es sich um Calciumacetat mit zwei eingelagerten Molekülen Wasser pro Molekül Calciumacetat.
  • Nachtrag: in einem späteren, ähnlichen Versuch, wurde gewartet bis auch das Wasser vom Boden ganz verdunstet war. Die nadelartigen Kristalle hatten dann die Form straff gespannter Nylonfäden.

Fazit

Um Kristalle von Calciumacetat in Form von Nadeln, Spinnweben oder straff gespannten Nylonfäden zu züchten, lässt man eine Lösung von Calciumacetat vollständig in einem Becher verdunsten. Auf dem Boden bilden sich die gewünschten Kristallformen aus.

Sandkorallen


Oktober bis November 2025: die Grundidee dieses zweiten Versuchs war es, mit Hilfe von Kristallen aus Calciumacetat Strand von einer Nordseeinsel zu verfestigen, das heißt zu zementieren. Der Versuch der Zementation misslang, brachte aber als beifallendes Nebenergebnis sehr schön gewachsene Calciumacetat-Korallen.

Protokoll

  • 2. Oktober 2025: 40 ml Lösung von Calciumacet in Becherglas mit 5 cm Durchmesser. Auffüllung mit 120 ml Dünensand von Wangerooge (Nordseeinsel). Start der Verdungstung bei Raumtemperatur.
  • 6. November 2025: erste kleine Ausblühungen auf der Sandoberfläche, erst nur rein weiße, dann auch rosafarbene Formen. Am 6. November war die ganze Oberfläche mit bis zu 2,5 cm Acetat-Korallen bewachsen.
  • 20. November 2025: Wägung der abgekratzten Ausblühen ergaben 4,58 Gramm. Keine Kristalle unterhalb der Sandoberfläche erkennbar, Sand blieb locker, keine Zementation.

Fazit

Um gut sichtbare Kristalle in Form von Blumenkohl, Knollen oder Korallen wachsen zu lassen kann man einen kleinen Becher mit Sand darinnen ganz mit Calciumacetlösung auffüllen. Schon nach wenigen Tagen wachsen auf der Oberfläche die gewünschten Kristalle.

Persönliche Anmerkung


Portrait von Gunter Heim Ich hatte selbst über mehrere Jahre an einem Institut für Lagestättenkunde gearbeitet und dort auch Vorlesungen, Übungen und Praktika mitgemacht. Die Kristalle und die aus ihnen gebildeten Minerale zeigen oft räumlich faszinierend regelmäßige Formen. Um deren Symmetrien zu erkennen, sie mathematisch zu beschreiben und die Gesetze ihrer Entstehung zu verstehen sind umfangreiche Kenntnisse in Physik, Mathematik, Chemie und vor allem Freude am räumlichen Denken von großem Nutzen. Die Kristallographie ist ein eigenes akademisches Fachgebiet mit vielen ungeklärten Fragen: wie wachsen Kristalle unter Schwerelosigkeit? Wie helfen Röntgengeräte die kleinsten Bausteine der Kristalle zu erkennen? Woher wissen die Moleküle wo und wie sich anzulagern haben? Was verraten Kristalle an der Oberfläche der Erde über darunter liegende Erzvorkommen? Sind Viren nur Kristalle oder schon echte Lebewesen?

Fußnoten


  • [1] In einem Pilotversuch 2025 wurden die Klappen von Herzmuscheln von der Nordseeinsel Wangerooge genommen. Die typischen Massen einen einzelnen Klappe schwankten zwischen meist 1 bis 4 Gramm. Siehe auch Muschelprobe I Rohdaten ↗
  • [2] Essigessenz ist ein Lebensmittel und ist in jedem größeren Kaufladen für Lebensmittel erhältlich. Siehe auch Essigessenz ↗
  • [3] Mit Magnetrührer ist hier eine Heizplatte mit eingebauten Rührer gemeint. Der Rührer ist nicht zwingend notwendig. Es ginge auch eine einfache Heizplatte ohne Rührer. Siehe auch Magnetrührer ↗
  • [4] Wasser verdunstet recht langsam. In einem Versuch aus dem Jahr 2019 dauerte es gut 23 Tage bis 40 ml (gleich 40 cm³) Wasser in einem Becher mit 4,7 cm Innendurchmesser bei Raumtemperatur verdunstet waren. Das entspricht etwa einem Millimeter weniger Wasserhöhe pro Tag. Siehe auch Verdunstungsversuch (Wasser) ↗
  • [6] Die Versuche wurden federführend von Oona Riihijärvi durchgeführt.
  • [7] "In nature, pure calcium acetate hydrates do not occur as mineral". Aber: "Calcium acetate hydrate salts, Ca(CH₃COO)₂·nH₂O with n = 1/2 and 1, occur as efflorescence phases on calcareous heritage objects such as eggs, mollusca shells, or ancient pottery. The acetate salts form from the reaction of acetic acid, which is emitted by wood from wooden storage furniture and showcases, with calcium carbonate. This phenomenon is known as Byne’s disease and has been observed since the end of the 19th century." In: Sebastian Bette, Gerhard Eggert, Sebastian Emmerling, Martin Etter, Thomas Schleid, and Robert E. Dinnebier: Crystal Structure, Polymorphism, and Anisotropic Thermal Expansion of α-Ca(CH3COO)2. In: Crystal Growth & Design 2020 20 (8), 5346-5355. DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00563. Online: https://bib-pubdb1.desy.de/record/449254/files/acs.cgd.0c00563.pdf
  • [8] Die Beschreibung zu Ausblühungen auf antiken Amphohren findet man in: Sebastian Bette, Robert Ernst Dinnebier: Vom Zahn der Zeit zernagt: Wie Kristallstrukturanalyse aus Röntgenbeugungsdaten an Pulvern hilft, die „Bynes Krankheit“ zu besiegen. Forschungsbericht 2023 des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung. Online: https://www.mpg.de/21171579/fkf_jb_20231
  • [9] Die "weißen, nadelförmigen Ausblühungskristalle" haben mineralogische Bezeichnungen wie zum Beispiel Calclacit, Thecotrichite oder Tennents Salz, wobei auch andere Elemente als die aus dem reinen Calciumacetat vorkommen können. In: Sebastian Bette, Robert Ernst Dinnebier: Vom Zahn der Zeit zernagt: Wie Kristallstrukturanalyse aus Röntgenbeugungsdaten an Pulvern hilft, die „Bynes Krankheit“ zu besiegen. Forschungsbericht 2023 des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung. Online: https://www.mpg.de/21171579/fkf_jb_20231


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