Kako nastajajo kristali v jamah?

Kristali se lahko razvijejo v najrazličnejših oblikah in velikostih, od kristalov, vidnih le pod mikroskopom, do visokih orjaških kristalov, ki so nastajali tisoče let v specializiranih pogojih. Kristali se razvijajo skozi zapleteno vrsto stopenj, razvijajo se okoli jedra, zbirajo material in naraščajo, dlje ko ostanejo v kristalno ugodnem okolju.

Vsi kristali nastanejo kot posledica dveh procesov, imenovanih "nukleacija" in "rast kristalov", v "prenasičeni" tekoči raztopini (tekočina, v kateri je nekaj raztopljenega; na primer sol). To se bo zgodilo v jami, če jo bo ena od teh tekočih raztopin zalivala celo sto tisoč let ali več. Prvi korak, nukleacija, se zgodi, ko se skupine molekul, ki plavajo v raztopini, začnejo držati skupaj v stabilnih grozdih. Ali skupina molekul postane stabilna, je odvisno od številnih dejavnikov v raztopini, vključno s temperaturo in ali je "prenasičena".

Do prenasičenja pride, ko raztopina vsebuje več raztapljajočega se materiala, kot ga lahko raztopi. Če na primer še naprej mešate sladkor v skodelico kave, bo tekočina sčasoma postala "nasičena" in ne bo mogla več raztopiti sladkorja. Do prenasičenja bi prišlo, če bi dodali še več sladkorja, dokler v kavi ne bi plavali delci, ki se ne bi mogli raztopiti.

Način, kako se molekule držijo med nukleacijo, igra pomembno vlogo pri določanju morebitne oblike kristala. Kristalna rast se pojavi, ko stabilne grozde v raztopini dosežejo kritično velikost (najmanjše mere, ki jih morajo molekule kristalov doseči, da lahko rastejo naprej, ne da bi se razkrojile). Nukleacija se nadaljuje, ko se rast kristalov razvija čez kritično velikost in jo vodi prenasičenost, ki zagotavlja dodatne molekule, ki se držijo jedra novonastalega kristala. Glede na pogoje v raztopini lahko nukleacija ali rast kristalov prevladuje nad drugo in povzroči kristale različnih velikosti. Kristalna rast ali nukleacija se nadaljuje, dokler se ne prenasiči ali jama popolnoma posuši.

Veliko različnih vrst raztopin lahko proizvaja različne vrste kristalov. Na primer, kristali soli se pojavijo, ko sol raztopimo v vodi in posušimo, toda tudi drugi materiali, raztopljeni v raztopini, lahko tvorijo kristale. Galij in halit sta tudi druga materiala, za katera je znano, da kristalizirajo.

Kristale soli lahko preprosto oblikujete doma, če jih v vrelo vodo dodajate, dokler ne postane prenasičena. Uporabite košček kartona, da pomagate kristalom; to stori tako, da molekulam soli zagotovi prostor za nukleacijo. Prenasičeno raztopino soli postavite s kartonom na sonce, dokler se ne posuši. Tako boste lahko nastali majhni kristali.