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Kristallzwilling ist ein Begriff aus der Kristallographie und beschreibt mindestens zwei oder mehr miteinander gesetzmäßig verwachsene Kristalle mit der gleichen chemischen Zusammensetzung und Kristallstruktur.
Durch Zwillings- oder Mehrlingsbildung weisen Kristallzwillinge oder -mehrlinge zusätzliche Symmetrie-Elemente auf, die in der Raumgruppe von unverzwillingten Einkristallen nicht auftreten und damit zu einer Erhöhung der Symmetrie führen. Bei den zusätzlichen Symmetrie-Elementen kann es sich um eine Spiegelebene (Zwillingsebene) oder eine Drehachse (Zwillingsachse oder Drillingsachse) handeln. Bei azentrischen Kristallen kann auch ein Inversionszentrum durch Punktspiegelung entstehen. In seiner Lage zu den beiden Kristallindividuen gehorcht das zusätzliche Symmetrie-Element dem Rationalitätsgesetz.
Sind mehr als zwei Individuen an der Zwillingsbildung beteiligt, spricht man auch von Drillingen, Vierlingen oder Viellingen und bei sich wiederholender Zwillingsbildung entstehen Wiederholungsviellinge bzw. polysynthetische Zwillinge.
Während unverzwillingte Kristalle stets konvexe Polyeder bilden, können Kristallzwillinge, mit Ausnahme der Inversionszwillinge, oft leicht an den einspringenden Winkeln erkannt werden.