Hvordan dannes krystaller i huler?

Krystaller kan utvikle seg i et stort utvalg av former og størrelser, fra krystaller som bare er synlige under et mikroskop til ruvende gigantiske krystaller som er dannet over tusenvis av år under spesielle forhold. Krystaller utvikler seg gjennom en kompleks serie av stadier, utvikler seg rundt en kjerne, samler materiale og blir større jo lenger de blir igjen i et krystallfremmende miljø.

Alle krystaller dannes som et resultat av to prosesser, kalt "kimdannelse" og "krystallvekst", i en "overmettet" væskeoppløsning (en væske med noe oppløst i seg; for eksempel salt). Dette vil skje i en hule hvis den blir oversvømmet med en av disse flytende løsningene så lenge som hundre tusen år eller mer. Det første trinnet, kimdannelse, oppstår når grupper av molekyler som flyter i en løsning begynner å holde sammen i stabile klynger. Hvorvidt en klynge av molekyler blir stabil, avhenger av mange faktorer i løsningen, inkludert temperatur og om den er "overmettet."

Overmetning oppstår når løsningen inneholder mer av oppløsningsmaterialet enn det kan oppløses. Hvis du for eksempel fortsetter å røre sukker i en kopp kaffe, vil væsken til slutt bli "mettet" og ikke i stand til å oppløse mer sukker. Overmetning ville oppstå hvis du tilsatte mer sukker til partiklene fløt i kaffen og ikke kunne oppløses.

Måten molekylene holder sammen under kimdannelse spiller en rolle for å definere den endelige formen på krystallet. Krystallvekst oppstår når de stabile klyngene i løsningen oppnår kritisk størrelse (minimumsdimensjonene krystallmolekylene må nå for å fortsette veksten uten å gå i oppløsning). Nukleering fortsetter når krystallvekst utvikler seg utover kritisk størrelse og drives av overmetting, og gir ytterligere molekyler for å holde seg til kjernen til den spirende krystallen. Avhengig av forholdene i løsningen, kan kimdannelse eller krystallvekst være dominerende over den andre og resultere i krystaller av forskjellig størrelse. Krystallvekst eller kimdannelse fortsetter til overmettet er avsluttet eller hulen tørker helt.

Mange forskjellige typer løsninger har muligheten til å produsere forskjellige typer krystall. For eksempel oppstår saltkrystaller når salt oppløses i vann og tørkes, men andre materialer oppløst i en løsning har også evnen til å danne krystaller. Gallium og halitt er andre materialer som er kjent for å krystallisere.

Du kan enkelt danne saltkrystaller hjemme ved å tilsette salt i kokende vann til det blir overmettet. Bruk et stykke papp for å hjelpe krystallene til å danne seg; det gjør det ved å gi saltmolekylene et sted å kjernen. Plasser den overmettede saltløsningen med papp i solen til den tørker. Dette vil tillate at små krystaller dannes.