Os cristais podem se desenvolver em uma vasta gama de formas e tamanhos, desde cristais visíveis apenas sob um microscópio até cristais gigantescos formados ao longo de milhares de anos em condições especializadas. Os cristais se desenvolvem por meio de uma série complexa de estágios, desenvolvendo-se em torno de um núcleo, reunindo material e crescendo quanto mais tempo são deixados em um ambiente propício ao cristal.
Nucleação
Todos os cristais se formam como resultado de dois processos, chamados de "nucleação" e "crescimento do cristal", em uma solução líquida "supersaturada" (um líquido com algo dissolvido nele; por exemplo, sal). Isso ocorrerá em uma caverna se ela for inundada com uma dessas soluções líquidas por até cem mil anos ou mais. A primeira etapa, a nucleação, ocorre quando grupos de moléculas flutuando em uma solução começam a se unir em aglomerados estáveis. Se um agrupamento de moléculas se torna estável depende de muitos fatores dentro da solução, incluindo temperatura e se ele está "supersaturado".
Supersaturação
A supersaturação ocorre quando a solução contém mais material de dissolução do que pode ser dissolvido. Por exemplo, se você continuar mexendo o açúcar em uma xícara de café, o líquido eventualmente ficará "saturado" e não será capaz de dissolver mais açúcar. A supersaturação ocorreria se você adicionasse mais açúcar até que as partículas flutuassem no café, incapazes de ser dissolvidas.
Crescimento de Cristal
A forma como as moléculas se unem durante a nucleação desempenha um papel na definição da forma final do cristal. O crescimento do cristal ocorre quando os aglomerados estáveis na solução atingem um tamanho crítico (as dimensões mínimas que as moléculas do cristal devem atingir para continuar o crescimento sem se desintegrar). A nucleação continua conforme o crescimento do cristal se desenvolve além do tamanho crítico e é impulsionado pela supersaturação, fornecendo moléculas adicionais para aderir ao núcleo do cristal em formação. Dependendo das condições dentro da solução, nucleação ou crescimento de cristal pode ser predominante sobre o outro e resultar em cristais de tamanhos diferentes. O crescimento ou nucleação do cristal continua até que a supersaturação termine ou a caverna seque completamente.
Diferentes tipos de cristal
Muitos tipos diferentes de solução têm a capacidade de produzir diferentes tipos de cristal. Por exemplo, cristais de sal ocorrem quando o sal é dissolvido em água e seco, mas outros materiais dissolvidos em uma solução também têm a capacidade de formar cristais. Gálio e halita são outros materiais que se cristalizam.
Fazendo Seus Próprios Cristais
Você pode facilmente formar cristais de sal em casa adicionando sal à água fervente até que ela se torne supersaturada. Use um pedaço de papelão para ajudar a formar os cristais; ele faz isso fornecendo às moléculas de sal um lugar para nuclear. Coloque a solução de sal supersaturada com o papelão ao sol até secar. Isso permitirá que pequenos cristais se formem.