Krystaly se mohou vyvíjet v široké škále tvarů a velikostí, od krystalů viditelných pouze pod mikroskopem, až po tyčící se obrovské krystaly vytvořené tisíce let ve specializovaných podmínkách. Krystaly se vyvíjejí složitou řadou fází, vyvíjejí se kolem jádra, shromažďují materiál a zvětšují se, čím déle zůstávají v prostředí příznivém pro krystaly.
Nukleace
Všechny krystaly se tvoří jako výsledek dvou procesů, nazývaných „nukleace“ a „růst krystalů“, v „přesyceném“ kapalném roztoku (kapalina, v níž je něco rozpuštěno; například sůl). K tomu dojde v jeskyni, pokud je zaplavena jedním z těchto kapalných roztoků po dobu stotisíců i více. První krok, nukleace, nastává, když se skupiny molekul vznášejících se v roztoku začnou slepovat ve stabilních shlucích. Zda se shluk molekul stane stabilním, závisí na mnoha faktorech v rámci řešení, včetně teploty a toho, zda je „přesycený“.
Přesycení
K přesycení dochází, když roztok obsahuje více rozpouštěcího materiálu, než kolik dokáže rozpustit. Například pokud budete pokračovat v míchání cukru do šálku kávy, kapalina se nakonec stane „nasycenou“ a nebude schopna rozpustit žádný další cukr. K přesycení dojde, pokud přidáte ještě více cukru, dokud v kávě nebudou plovoucí částice, které se nebudou moci rozpustit.
Růst krystalů
Způsob, jakým se molekuly slepí během nukleace, hraje roli při definování konečného tvaru krystalu. K růstu krystalů dochází, když stabilní klastry v roztoku dosáhnou kritické velikosti (minimální rozměry, které musí molekuly krystalů dosáhnout, aby mohly pokračovat v růstu bez rozpadu). Nukleace pokračuje, protože růst krystalů se vyvíjí mimo kritickou velikost a je poháněn přesycením a poskytuje další molekuly, které se drží na jádru rodícího se krystalu. V závislosti na podmínkách v roztoku může nukleace nebo růst krystalů převládat nad ostatními a vést k různým rozměrům krystalů. Růst krystalů nebo nukleace pokračuje, dokud neskončí přesycení nebo jeskyně úplně nevyschne.
Různé typy krystalů
Mnoho různých typů řešení má schopnost vyrábět různé typy krystalů. Například krystaly soli se vyskytují, když se sůl rozpustí ve vodě a suší se, ale i jiné materiály rozpuštěné v roztoku mají schopnost tvořit krystaly. Galium a halit jsou další materiály, o nichž je známo, že krystalizují.
Vytváření vlastních krystalů
Krystaly soli můžete snadno vytvořit doma přidáním soli do vroucí vody, dokud se nestane přesycenou. Kouskem lepenky pomozte krystalům; dělá to tak, že poskytuje molekulám solí místo pro nukleaci. Umístěte přesycený solný roztok s kartonem na slunce, dokud nevyschne. To umožní vznik malých krystalů.
