Patronen in anorganische structuren

Inleiding

Griekse wetenschappers probeerden de wereld te begrijpen door observaties.

In de muziek ontdekten de Grieken wiskundige patronen die ze kunnen uitdrukken in getallen (zie Harmonia). Plots lieten getallen toe om de wereld te modelleren.

Als de kleinste bouwstenen van het leven werden de 'Platonische figuren' gekozen: alle materie op aarde was opgebouwd uit tetraëders (piramides), kubussen, octaëders en icosaëders. De hemel, die volgens de Grieken onveranderlijk was, bestond uit dodecaëders. Timaeus (360 BC) beschrijft dit als '... en God vormde ze door vorm en getal...'.

De 5 Platonische lichamen werden later door Archimedes uitgebreid met de 13 Archimedische lichamen.

Tetraëder (piramide), kubus, octaëder, dodecaëder en icosaëder.

Probleemstelling

Vormde de natuur de inspiratie voor de Grieken om de kleinste deeltjes van de materie te modelleren als de Platonische figuren?

Kristallen zijn reflecties van patronen op atomair niveau, en die atoomschikking is pas recentelijk waarneembaar geworden met röntgenstraling. Deze onzichtbare wereld wordt echter zichbaar voor het blote oog wanneer atoomstructuren proportieel uitgroeien tot kristallen. Hun interne atoomstructuur wordt op die manier als het ware zichtbaar. En jawel, verschillende van de Platonische & Archimedische figuren vinden hun gelijke in de anorganische kristalwereld.

<voeg toe: referentie van Timaeus>

Ik heb echter nog geen sluitend bewijs gevonden dat dit inderdaad het gevolgde denkpatroon was. Dus voorlopig enkel magere referenties, maar ondertussen heb ik wel de smaak van de mineralenwereld te pakken.

Voor de duidelijkheid: de onderstaande kristallen zijn natuurlijk gevormd, geen machine is daaraan te pas gekomen.

Laurium

De Grieken zijn zeer grondig te werk gegaan in de mijnen van Laurium. In deze mijnen groeven de Grieken naar galeniet en fluoriet. Uit de galeniet werd zilver gewonnen. Zowel galeniet als fluoriet ontwikkelen kristallen in de vorm van een kubus of een octaëder, dus de Grieken moeten vertrouwd geweest zijn met deze kristalvormen.

Onderstaande galeniet- en fluorietkristallen komen uit de mijnen van Laurium.

Kubus (6-vlak)

• Haliet is afgeleid van het oud Griekse woord voor zout: , ἅλς (háls).
• Flouriet is afgeleid van het Latijnse 'fluor' wat 'wegvloeien' betekent.
• Galeniet (PbS) bevat lood en zwavel.
• Omdat pyriet (FeS₂) zwavel bevat, werd het als vuursteen gebruikt.

Octaëder (8-vlak)

Dodecaëder (12-vlak)

• De bovenstaande kristallen van de granaatfamilie (hessoniet, melaniet, pyroop) zijn geen Platonische dodecaëders: ze hebben wel 12 vlakken, maar de 4 hoeken van de vlakken zijn niet gelijk (ruitvormig).
• Bovenstaande pyrietkristallen hebben 12 vlakken, maar omdat niet alle zijden van elke vijfhoek gelijk zijn, voldoen ook zij niet aan alle voorwaarden van de Platonische dodecaëder.

Icosaëder (20-vlak)

(links) Een prisma uit bergkristal geslepen in de vorm van een icosaëder uit de tweede helft 1^ste eeuw AC, gevonden in Pompei (Museo Archeologico Nazionale di Napoli, Napels, Italië), (rechts) een reproductie van een icosaëder uit bergkristal.

Afgeknot

Snijden we van de Platonische figuren de hoeken af, dan verkrijgen we de afgeknotte vormen.

Hexagonaal (6-hoek)

• Saffier & robijn: zowel saffier als robijn zijn varianten van korund en hebben een hoge hardheid. Saffier kleurt blauw door de ijzersporen, robijn kleurt rood door de chroomsporen.
• Aragoniet: bestaat uit meerdere gecombineerde kristallen (veellingen). Dit kristal is pseudo-hexagonaal en roodachtig door insluitsels van ijzerhoudende klei. Het hexagonaal uiterlijk komt door de cyclische tweelingvorming.
• Bergkristal: volgens Plinius de Oudere (Naturalis Historia) ontstaat bergkristal door water zo hard te bevriezen dat het niet meer van toestand kan veranderen (wat niet klopt).

Rombisch / ruitvormig