Kryształy mogą rozwijać się w szerokiej gamie kształtów i rozmiarów, od kryształów widocznych tylko pod mikroskopem po gigantyczne kryształy powstające przez tysiące lat w specjalnych warunkach. Kryształy rozwijają się poprzez złożoną serię etapów, rozwijając się wokół jądra, gromadząc materiał i powiększając się, im dłużej pozostają w środowisku sprzyjającym kryształom.
Nukleacja
Wszystkie kryształy powstają w wyniku dwóch procesów, zwanych „zarodkowaniem” i „wzrostem kryształów”, w „przesyconym” płynnym roztworze (ciecz z czymś w niej rozpuszczonym; na przykład sól). Nastąpi to w jaskini, jeśli zostanie zalana jednym z tych płynnych roztworów na sto tysięcy lat lub dłużej. Pierwszy etap, zarodkowanie, ma miejsce, gdy grupy cząsteczek unoszących się w roztworze zaczynają sklejać się w stabilne klastry. To, czy klaster cząsteczek stanie się stabilny, zależy od wielu czynników w roztworze, w tym temperatury i tego, czy jest „przesycone”.
Przesycenie
Przesycenie występuje, gdy roztwór zawiera więcej materiału rozpuszczającego, niż jest w stanie rozpuścić. Na przykład, jeśli będziesz nadal mieszać cukier z filiżanką kawy, płyn w końcu stanie się „nasycony” i nie będzie w stanie rozpuścić więcej cukru. Jeśli dodasz jeszcze więcej cukru, dojdzie do przesycenia, aż cząsteczki unoszą się w kawie, nie mogąc się rozpuścić.
Wzrost kryształów
Sposób, w jaki cząsteczki sklejają się podczas zarodkowania, odgrywa rolę w określeniu ostatecznego kształtu kryształu. Wzrost kryształów następuje, gdy stabilne klastry w roztworze osiągną rozmiar krytyczny (minimalne wymiary, jakie muszą osiągnąć cząsteczki kryształu, aby kontynuować wzrost bez rozpadu). Nukleacja jest kontynuowana, gdy wzrost kryształu przekracza rozmiar krytyczny i jest napędzany przez przesycenie, zapewniając dodatkowe molekuły, które przyklejają się do jądra raczkującego kryształu. W zależności od warunków w roztworze, zarodkowanie lub wzrost kryształów może dominować nad innymi i skutkować kryształami o różnej wielkości. Wzrost lub zarodkowanie kryształów trwa do zakończenia przesycenia lub całkowitego wyschnięcia jaskini.
Różne rodzaje kryształów
Wiele różnych rodzajów roztworów ma możliwość wytwarzania różnych rodzajów kryształów. Na przykład kryształy soli powstają, gdy sól rozpuszcza się w wodzie i suszy, ale inne materiały rozpuszczone w roztworze również mają zdolność tworzenia kryształów. Gal i halit to inne materiały, o których wiadomo, że krystalizują.
Tworzenie własnych kryształów
Kryształki soli można łatwo formować w domu, dodając sól do wrzącej wody, aż stanie się przesycona. Użyj kawałka tektury, aby pomóc w uformowaniu się kryształów; robi to, zapewniając cząsteczkom soli miejsce do zarodkowania. Umieść przesycony roztwór soli z tekturą na słońcu, aż wyschnie. Umożliwi to powstanie małych kryształów.
