Kristali se mogu razviti u širokom rasponu oblika i veličina, od kristala vidljivih samo pod mikroskopom do visokih divovskih kristala nastalih tisućama godina u specijaliziranim uvjetima. Kristali se razvijaju kroz složeni niz faza, razvijajući se oko jezgre, prikupljajući materijal i povećavajući se što duže ostanu u kristalno povoljnom okruženju.
Nukleacija
Svi kristali nastaju kao rezultat dva procesa, koja se nazivaju "nukleacija" i "rast kristala", u "prezasićenoj" tekućoj otopini (tekućina u kojoj je nešto otopljeno; na primjer sol). To će se dogoditi u špilji ako je poplavljena jednom od ovih tekućih otopina čak stotinu tisuća godina ili više. Prvi korak, nukleacija, događa se kada se skupine molekula koje plutaju u otopini počnu lijepiti u stabilne nakupine. Hoće li nakupina molekula postati stabilna ovisi o mnogim čimbenicima unutar otopine, uključujući temperaturu i je li "prezasićena".
Zasićenost
Do prezasićenja dolazi kada otopina sadrži više otapajućeg materijala nego što se može otopiti. Na primjer, ako nastavite miješati šećer u šalici kave, tekućina će s vremenom postati "zasićena" i više neće moći otopiti šećer. Do prezasićenja bi došlo ako dodate još više šećera dok čestice ne plutaju u kavi i ne mogu se otopiti.
Kristalni rast
Način na koji se molekule lijepe tijekom nukleacije igra ulogu u definiranju konačnog oblika kristala. Rast kristala događa se kada stabilne nakupine u otopini postignu kritičnu veličinu (minimalne dimenzije koje molekule kristala moraju doseći da bi nastavile rast bez raspadanja). Nukleacija se nastavlja kako se rast kristala razvija iznad kritične veličine i pokreće ga prezasićenjem, pružajući dodatne molekule koje se lijepe za jezgru novonastalog kristala. Ovisno o uvjetima unutar otopine, nukleacija ili rast kristala mogu biti dominantni nad ostalim i rezultirati kristalima različite veličine. Rast ili nukleacija kristala nastavlja se sve dok ne prestane prezasićenje ili se špilja potpuno osuši.
Različite vrste kristala
Mnogo različitih vrsta otopina ima sposobnost stvaranja različitih vrsta kristala. Na primjer, kristali soli nastaju kad se sol otopi u vodi i osuši, ali i drugi materijali otopljeni u otopini imaju sposobnost stvaranja kristala. Galij i halit su i drugi materijali za koje se zna da kristaliziraju.
Izrada vlastitih kristala
Kristale soli možete lako oblikovati kod kuće dodavanjem soli kipućoj vodi dok ne postane prezasićena. Koristite komad kartona kako biste pomogli stvaranju kristala; to čini osiguravajući molekulama soli mjesto za nukleaciju. Stavite prezasićenu otopinu soli s kartonom na sunce dok se ne osuši. To će omogućiti stvaranje malih kristala.