Kristallen kunnen zich in een groot aantal vormen en maten ontwikkelen, van kristallen die alleen onder een microscoop zichtbaar zijn tot torenhoge gigantische kristallen die gedurende duizenden jaren onder gespecialiseerde omstandigheden zijn gevormd. Kristallen ontwikkelen zich door een complexe reeks stadia, ontwikkelen zich rond een kern, verzamelen materiaal en worden groter naarmate ze langer in een kristalbevorderende omgeving worden gelaten.
nucleatie
Alle kristallen worden gevormd als resultaat van twee processen, genaamd "kiemvorming" en "kristalgroei", in een "oververzadigde" vloeibare oplossing (een vloeistof waarin iets is opgelost; bijvoorbeeld zout). Dit zal gebeuren in een grot als deze gedurende honderdduizend jaar of langer wordt overspoeld met een van deze vloeibare oplossingen. De eerste stap, nucleatie, vindt plaats wanneer groepen moleculen die in een oplossing drijven, aan elkaar beginnen te kleven in stabiele clusters. Of een cluster van moleculen stabiel wordt, hangt af van vele factoren in de oplossing, waaronder temperatuur en of deze "oververzadigd" is.
oververzadiging
Oververzadiging treedt op wanneer de oplossing meer van het oplossende materiaal bevat dan het kan oplossen. Als u bijvoorbeeld suiker blijft roeren in een kopje koffie, zal de vloeistof uiteindelijk "verzadigd" raken en niet meer in staat zijn om suiker op te lossen. Oververzadiging zou optreden als je nog meer suiker zou toevoegen totdat er deeltjes in de koffie dreven die niet konden worden opgelost.
Kristalgroei
De manier waarop de moleculen aan elkaar plakken tijdens nucleatie speelt een rol bij het bepalen van de uiteindelijke vorm van het kristal. Kristalgroei vindt plaats wanneer de stabiele clusters in de oplossing een kritische grootte bereiken (de minimale afmetingen die de kristalmoleculen moeten bereiken om door te groeien zonder te desintegreren). Nucleatie gaat door terwijl kristalgroei zich verder ontwikkelt dan de kritische grootte en wordt aangedreven door oververzadiging, waardoor extra moleculen aan de kern van het jonge kristal blijven kleven. Afhankelijk van de omstandigheden in de oplossing, kan kiemvorming of kristalgroei overheersen over de andere en resulteren in kristallen van verschillende grootte. Kristalgroei of kiemvorming gaat door totdat oververzadiging is beëindigd of de grot volledig droogt.
Verschillende soorten kristal
Veel verschillende soorten oplossingen hebben het vermogen om verschillende soorten kristal te produceren. Zoutkristallen treden bijvoorbeeld op wanneer zout wordt opgelost in water en gedroogd, maar andere materialen die in een oplossing zijn opgelost, kunnen ook kristallen vormen. Gallium en haliet zijn andere materialen waarvan bekend is dat ze kristalliseren.
Je eigen kristallen maken
Je kunt thuis gemakkelijk zoutkristallen vormen door zout aan kokend water toe te voegen tot het oververzadigd raakt. Gebruik een stuk karton om de kristallen te helpen vormen; het doet dit door de zoutmoleculen een plek te geven om te kiemen. Plaats de oververzadigde zoutoplossing met het karton in de zon totdat het droogt. Hierdoor kunnen kleine kristallen worden gevormd.