Come si formano i cristalli nelle grotte?

I cristalli possono svilupparsi in una vasta gamma di forme e dimensioni, da cristalli visibili solo al microscopio a giganteschi cristalli formatisi nel corso di migliaia di anni in condizioni specializzate. I cristalli si sviluppano attraverso una complessa serie di fasi, sviluppandosi attorno a un nucleo, raccogliendo materiale e ingrandendosi quanto più a lungo vengono lasciati in un ambiente favorevole ai cristalli.

Tutti i cristalli si formano come risultato di due processi, chiamati "nucleazione" e "crescita dei cristalli", in una soluzione liquida "sovrasatura" (un liquido con qualcosa di dissolto in esso; ad esempio sale). Ciò accadrà in una grotta se viene inondata da una di queste soluzioni liquide per centomila anni o più. Il primo passo, la nucleazione, si verifica quando gruppi di molecole galleggianti in una soluzione iniziano ad aderire insieme in cluster stabili. Se un cluster di molecole diventa stabile dipende da molti fattori all'interno della soluzione, inclusa la temperatura e se è "sovrasatura".

La sovrasaturazione si verifica quando la soluzione contiene più materiale dissolvente di quanto possa dissolvere. Ad esempio, se continui a mescolare lo zucchero in una tazza di caffè, il liquido alla fine diventerà "saturo" e non sarà più in grado di sciogliere altro zucchero. La sovrasaturazione si verificherebbe se aggiungessi ancora più zucchero fino a quando le particelle non galleggiano nel caffè, incapaci di dissolversi.

Il modo in cui le molecole si uniscono durante la nucleazione gioca un ruolo nella definizione dell'eventuale forma del cristallo. La crescita dei cristalli si verifica quando i cluster stabili nella soluzione raggiungono la dimensione critica (le dimensioni minime che le molecole di cristallo devono raggiungere per continuare a crescere senza disintegrarsi). La nucleazione continua mentre la crescita dei cristalli si sviluppa oltre la dimensione critica ed è guidata dalla sovrasaturazione, fornendo molecole aggiuntive per aderire al nucleo del cristallo nascente. A seconda delle condizioni all'interno della soluzione, la nucleazione o la crescita dei cristalli può essere predominante rispetto all'altra e dare luogo a cristalli di dimensioni diverse. La crescita o la nucleazione dei cristalli continua fino a quando la sovrasaturazione non termina o la grotta si asciuga completamente.

Molti diversi tipi di soluzione hanno la capacità di produrre diversi tipi di cristalli. Ad esempio, i cristalli di sale si verificano quando il sale viene sciolto in acqua ed essiccato, ma anche altri materiali disciolti in una soluzione hanno la capacità di formare cristalli. Gallio e salgemma sono altri materiali noti per cristallizzare.

Puoi facilmente formare cristalli di sale a casa aggiungendo sale all'acqua bollente fino a quando non diventa supersatura. Usa un pezzo di cartone per aiutare la formazione dei cristalli; lo fa fornendo alle molecole di sale un luogo per nuclearsi. Metti la soluzione salina sovrasatura con il cartone al sole finché non si asciuga. Ciò consentirà la formazione di piccoli cristalli.