A kristályok formák és méretek széles skálájában fejlődhetnek, a csak mikroszkóp alatt látható kristályoktól kezdve a magas körülmények között, óriási kristályokig, amelyek évezredek alatt képződnek speciális körülmények között. A kristályok bonyolult szakaszsorozaton keresztül fejlődnek, egy mag körül fejlődnek, összegyűjtik az anyagot, és annál nagyobbak lesznek, minél tovább maradnak kristályt elősegítő környezetben.
Nukleáció
Az összes kristály két, "nukleációnak" és "kristálynövekedésnek" nevezett folyamat eredményeként képződik egy "túltelített" folyékony oldatban (olyan folyadékban, amelyben valami oldódik; például só). Ez akkor fordul elő egy barlangban, ha százezer vagy annál hosszabb ideig elárasztja az egyik ilyen folyékony oldat. Az első lépés, a gócképződés akkor következik be, amikor az oldatban lebegő molekulacsoportok stabil fürtökben kezdenek összetapadni. Az, hogy a molekulacsomó stabilizálódik-e, az oldat számos tényezőjétől függ, beleértve a hőmérsékletet és azt, hogy "túltelített"-e.
Túltelítettség
Túltelítettség akkor következik be, ha az oldat több oldószert tartalmaz, mint amennyit fel tud oldani. Például, ha folytatja a cukor keverését egy csésze kávéban, a folyadék végül "telítetté" válik, és nem képes feloldani több cukrot. Túltelítettség akkor következne be, ha még több cukrot adna hozzá, amíg részecskék nem lebegnek a kávéban, és nem képesek feloldódni.
Kristálynövekedés
A kristály esetleges alakjának meghatározásában szerepet játszik a molekulák összekapcsolódása a magképződés során. A kristálynövekedés akkor következik be, amikor az oldatban lévő stabil klaszterek elérik a kritikus méretet (a legkisebb méreteket, amelyeket a kristálymolekuláknak el kell érniük, hogy szétesés nélkül folytathassák a növekedést). A nukleáció folytatódik, miközben a kristálynövekedés meghaladja a kritikus méretet, és a túltelítettség vezérli, további molekulákat biztosítva az új kristály magjához való tapadáshoz. Az oldat körülményeitől függően a magképződés vagy a kristálynövekedés dominálhat a másikkal szemben, és különböző méretű kristályokat eredményezhet. A kristálynövekedés vagy gócképződés addig folytatódik, amíg a túltelítettség véget nem ér, vagy a barlang teljesen megszárad.
Különböző típusú kristályok
Sokféle megoldás képes különböző típusú kristályokat előállítani. Például a sókristályok akkor fordulnak elő, amikor a sót vízben oldják és szárítják, de más oldatban oldott anyagok is képesek kristályokat képezni. A gallium és a halit egyéb anyagok, amelyekről ismert, hogy kristályosodnak.
Saját kristályok készítése
Könnyedén formálhat otthon sókristályokat, ha sót ad hozzá forrásban lévő vízhez, amíg az túltelítetté nem válik. Használjon egy darab kartont, hogy elősegítse a kristályok kialakulását; ezt úgy teszi, hogy a sómolekuláknak helyet biztosít a magképzéshez. Helyezze a túltelített sóoldatot a kartonnal a napra, amíg meg nem szárad. Ez lehetővé teszi a kis kristályok kialakulását.