Кристалите могат да се развиват в широк спектър от форми и размери, от кристали, видими само под микроскоп, до извисяващи се гигантски кристали, образувани в продължение на хиляди години в специализирани условия. Кристалите се развиват през сложна поредица от етапи, развивайки се около ядрото, събирайки материал и ставайки по-големи, колкото по-дълго остават в среда, благоприятна за кристалите.
Нуклеация
Всички кристали се образуват в резултат на два процеса, наречени "нуклеация" и "растеж на кристали", в "пренаситен" течен разтвор (течност с нещо разтворено в него; например сол). Това ще се случи в пещера, ако е наводнена с един от тези течни разтвори за сто и повече хиляди години. Първата стъпка, зародиш, възниква, когато групи молекули, плаващи в разтвор, започват да се слепват в стабилни клъстери. Дали клъстерът от молекули ще стане стабилен зависи от много фактори в разтвора, включително температурата и дали е „пренаситен“.
Пренасищане
Пренасищане се получава, когато разтворът съдържа повече от разтварящия се материал, отколкото може да разтвори. Например, ако продължите да разбърквате захар в чаша кафе, течността в крайна сметка ще стане "наситена" и не може да разтвори повече захар. Пренасищане би настъпило, ако добавите още повече захар, докато частиците не се носят в кафето и не могат да бъдат разтворени.
Кристален растеж
Начинът, по който молекулите се слепват по време на нуклеацията, играе роля при определянето на евентуалната форма на кристала. Растежът на кристалите настъпва, когато стабилните клъстери в разтвора достигнат критичен размер (минималните размери, които молекулите на кристала трябва да достигнат, за да продължат да растат, без да се разпадат). Нуклеацията продължава, тъй като растежът на кристалите се развива над критичния размер и се задвижва от пренасищане, осигурявайки допълнителни молекули, които се придържат към ядрото на младия кристал. В зависимост от условията в разтвора, нуклеацията или растежът на кристали може да бъде преобладаващ над другия и да доведе до кристали с различен размер. Растежът на кристали или зародишът продължава, докато пренасищането приключи или пещерата изсъхне напълно.
Различни видове кристали
Много различни видове разтвори имат способността да произвеждат различни видове кристали. Например солените кристали се появяват, когато солта се разтвори във вода и се изсуши, но други материали, разтворени в разтвор, също имат способността да образуват кристали. Галият и халитът са други материали, за които е известно, че кристализират.
Изработване на собствени кристали
Можете лесно да образувате солени кристали у дома, като добавяте сол във вряща вода, докато тя стане пренаситена. Използвайте парче картон, за да подпомогнете образуването на кристалите; той прави това, като осигурява на молекулите на солта място за зародиш. Поставете пренаситения разтвор на сол с картона на слънце, докато изсъхне. Това ще позволи да се образуват малки кристали.