Les cristaux peuvent se développer dans une vaste gamme de formes et de tailles, des cristaux visibles uniquement au microscope aux imposants cristaux géants formés sur des milliers d'années dans des conditions spécialisées. Les cristaux se développent à travers une série complexe d'étapes, se développant autour d'un noyau, rassemblant de la matière et grossissant plus ils sont laissés dans un environnement propice aux cristaux.
Nucléation
Tous les cristaux se forment à la suite de deux processus, appelés "nucléation" et "croissance cristalline", dans une solution liquide "sursaturée" (un liquide contenant quelque chose de dissous; par exemple, le sel). Cela se produira dans une grotte si elle est inondée d'une de ces solutions liquides pendant cent mille ans ou plus. La première étape, la nucléation, se produit lorsque des groupes de molécules flottant dans une solution commencent à se regrouper en amas stables. La stabilité d'un amas de molécules dépend de nombreux facteurs au sein de la solution, notamment la température et le fait qu'elle soit « sursaturée ».
Sursaturation
La sursaturation se produit lorsque la solution contient plus de matière dissolvante qu'elle ne peut en dissoudre. Par exemple, si vous continuez à mélanger du sucre dans une tasse de café, le liquide finira par devenir "saturé" et incapable de dissoudre plus de sucre. Une sursaturation se produirait si vous ajoutiez encore plus de sucre jusqu'à ce que des particules flottent dans le café, incapables de se dissoudre.
Croissance cristalline
La façon dont les molécules se collent pendant la nucléation joue un rôle dans la définition de la forme finale du cristal. La croissance cristalline se produit lorsque les amas stables de la solution atteignent une taille critique (les dimensions minimales que les molécules cristallines doivent atteindre pour poursuivre leur croissance sans se désintégrer). La nucléation se poursuit à mesure que la croissance cristalline se développe au-delà de la taille critique et est entraînée par la sursaturation, fournissant des molécules supplémentaires pour coller au noyau du cristal naissant. Selon les conditions dans la solution, la nucléation ou la croissance cristalline peut être prédominante par rapport à l'autre et donner des cristaux de tailles différentes. La croissance cristalline ou la nucléation se poursuit jusqu'à ce que la sursaturation soit terminée ou que la grotte sèche complètement.
Différents types de cristal
De nombreux types de solutions ont la capacité de produire différents types de cristaux. Par exemple, les cristaux de sel se produisent lorsque le sel est dissous dans l'eau et séché, mais d'autres matériaux dissous dans une solution ont également la capacité de former des cristaux. Le gallium et l'halite sont d'autres matériaux connus pour cristalliser.
Faire vos propres cristaux
Vous pouvez facilement former des cristaux de sel à la maison en ajoutant du sel à de l'eau bouillante jusqu'à ce qu'elle devienne sursaturée. Utilisez un morceau de carton pour aider les cristaux à se former; il le fait en fournissant aux molécules de sel un endroit pour nucléer. Placez la solution de sel sursaturé avec le carton au soleil jusqu'à ce qu'il sèche. Cela permettra à de petits cristaux de se former.
