כיצד נוצרים גבישים במערות?

גבישים יכולים להתפתח במגוון עצום של צורות וגדלים, מגבישים הנראים רק במיקרוסקופ ועד לגבישים ענקיים נישאים שנוצרו במשך אלפי שנים בתנאים מיוחדים. גבישים מתפתחים באמצעות סדרה מורכבת של שלבים, המתפתחים סביב גרעין, אוספים חומר וגדלים ככל שהם נותרים זמן רב יותר בסביבה תורמת גביש.

כל הגבישים נוצרים כתוצאה משני תהליכים, המכונים "גרעין" ו"צמיחת גביש ", בתמיסה נוזלית" על-רוויה "(נוזל עם משהו מומס בתוכו; למשל מלח). זה יתרחש במערה אם היא מוצפת באחד התמיסות הנוזליות הללו במשך כמאה אלף שנה ויותר. השלב הראשון, גרעין, מתרחש כאשר קבוצות של מולקולות שצפות בתמיסה מתחילות להידבק זו בזו באשכולות יציבים. האם מקבץ מולקולות הופך יציב תלוי בגורמים רבים בתוך הפתרון, כולל הטמפרטורה והאם הוא "רווי-על".

רוויה על מתרחשת כאשר התמיסה מכילה יותר מהחומר הממיס מכפי שהוא יכול להתמוסס. לדוגמא, אם תמשיך לערבב סוכר לכוס קפה, הנוזל בסופו של דבר יהפוך ל"רווי "ולא יוכל להמיס עוד סוכר. רוויה על-חמה תתרחש אם תוסיף עוד סוכר עד שחלקיקים צפו בקפה, ולא הצליחו להמיס.

האופן בו המולקולות נצמדות זו לזו במהלך הגרעין ממלא תפקיד בהגדרת הצורה הסופית של הגביש. צמיחת גבישים מתרחשת כאשר האשכולות היציבים בתמיסה משיגים גודל קריטי (הממדים המינימליים שמולקולות הגביש צריכות להגיע כדי להמשיך ולצמוח מבלי להתפרק). הגרעין נמשך כאשר צמיחת הגבישים מתפתחת מעבר לגודל קריטי ומונעת על ידי רוויה על-ידי, ומספקת מולקולות נוספות כדי להיצמד לגרעין הגביש. בהתאם לתנאים בתמיסה, גרעין או צמיחת גבישים עשויים להיות השולטים על פני האחר ולגרום לגבישים בגודל שונה. צמיחת קריסטל או גרעין נמשכת עד לסיום הרוויה העל או שהמערה מתייבשת לחלוטין.

לסוגים רבים של פתרונות יש יכולת לייצר סוגים שונים של גביש. לדוגמא, גבישי מלח מתרחשים כאשר מלח מומס במים ומיובש, אך לחומרים אחרים המומסים בתמיסה יש יכולת ליצור גם גבישים. גליום והלייט הם חומרים אחרים הידועים להתגבשות.

אתה יכול בקלות ליצור גבישי מלח בבית על ידי הוספת מלח למים רותחים עד שהוא הופך להיות רווי. השתמש בפיסת קרטון כדי לעזור לגבישים להיווצר; היא עושה זאת על ידי מתן מקום למולקולות המלח להגרעין. מניחים את תמיסת המלח העל-רווי עם הקרטון בשמש עד שהוא מתייבש. זה יאפשר להיווצר גבישים קטנים.