Kristaller kan utvecklas i ett stort antal former och storlekar, från kristaller som endast syns under ett mikroskop till höga jättekristaller som bildats under tusentals år under specialförhållanden. Kristaller utvecklas genom en komplex serie av steg, utvecklas runt en kärna, samlar material och växer sig större ju längre de är kvar i en kristallgivande miljö.
Kärnbildning
Alla kristaller bildas som ett resultat av två processer, som kallas "kärnbildning" och "kristalltillväxt", i en "övermättad" flytande lösning (en vätska med något upplöst i sig; till exempel salt). Detta kommer att inträffa i en grotta om den översvämmas med en av dessa flytande lösningar så länge som hundra tusen år eller mer. Det första steget, kärnbildning, inträffar när grupper av molekyler som flyter i en lösning börjar klibba samman i stabila kluster. Huruvida ett kluster av molekyler blir stabilt beror på många faktorer i lösningen, inklusive temperatur och om den är "övermättad".
Övermättnad
Övermättnad uppstår när lösningen innehåller mer av det upplösande materialet än det kan lösa sig. Om du till exempel fortsätter att röra socker i en kopp kaffe blir vätskan så småningom "mättad" och kan inte lösa upp mer socker. Övermättnad skulle inträffa om du tillsatte ännu mer socker tills partiklarna svävade i kaffet och inte kunde lösas upp.
Kristalltillväxt
Hur molekylerna håller ihop under kärnbildning spelar en roll för att definiera kristallens eventuella form. Kristalltillväxt uppstår när de stabila klusterna i lösningen uppnår kritisk storlek (de minimidimensioner som kristallmolekylerna måste nå för att fortsätta tillväxten utan att sönderdelas). Kärnbildningen fortsätter när kristalltillväxt utvecklas utöver kritisk storlek och drivs av övermättnad, vilket ger ytterligare molekyler för att hålla fast vid kärnan i den nyblivna kristallen. Beroende på förhållandena i lösningen kan kärnbildning eller kristalltillväxt vara dominerande över den andra och resultera i kristaller med olika storlek. Kristalltillväxt eller kärnbildning fortsätter tills övermättnad avslutas eller grottan torkar helt.
Olika typer av kristaller
Många olika typer av lösningar har förmågan att producera olika typer av kristaller. Exempelvis uppträder saltkristaller när salt löses i vatten och torkas, men andra material upplösta i en lösning har också förmågan att bilda kristaller. Gallium och halit är andra material som är kända för att kristallisera.
Gör dina egna kristaller
Du kan enkelt bilda saltkristaller hemma genom att tillsätta salt i kokande vatten tills det blir övermättat. Använd en bit kartong för att hjälpa kristallerna att formas; det gör det genom att ge saltmolekylerna en plats att kärnbilda. Placera den övermättade saltlösningen med kartongen i solen tills den torkar. Detta gör att små kristaller kan bildas.
