Кристали можуть розвиватися в широкому діапазоні форм і розмірів - від кристалів, видимих лише під мікроскопом, до високих гігантських кристалів, що утворюються протягом тисяч років у спеціалізованих умовах. Кристали розвиваються через складний ряд стадій, розвиваючись навколо ядра, збираючи матеріал і збільшуючись, чим довше вони залишаються в середовищі, сприятливому для кристалів.
Зародження
Всі кристали утворюються в результаті двох процесів, які називаються "зародком" і "ростом кристалів", у "перенасиченому" рідинному розчині (рідина з чимось розчиненим у ній; наприклад, сіль). Це відбуватиметься в печері, якщо вона заливається одним із цих рідких розчинів протягом ста тисяч років і більше. Перший крок, зародження, відбувається тоді, коли групи молекул, що плавають у розчині, починають злипатися у стійкі скупчення. Чи стане кластер молекул стабільним, залежить від багатьох факторів у розчині, включаючи температуру та чи він перенасичений.
Перенасичення
Перенасичення відбувається, коли розчин містить більше розчиняється матеріалу, ніж він може розчинити. Наприклад, якщо ви продовжуєте розмішувати цукор у чашці кави, рідина з часом стане «насиченою» і не зможе більше розчиняти цукор. Перенасичення могло б статися, якби ви додали ще більше цукру, поки частинки не плавали в каві, не розчиняючись.
Зростання кристалів
Спосіб злипання молекул під час зародження відіграє важливу роль у визначенні кінцевої форми кристала. Ріст кристалів відбувається, коли стабільні скупчення в розчині досягають критичного розміру (мінімальні розміри, яких повинні досягати молекули кристала, щоб продовжувати ріст без розпаду). Зародження триває, оскільки ріст кристалів перевищує критичний розмір і обумовлюється перенасиченням, забезпечуючи додаткові молекули, які прилипають до ядра молодого кристала. Залежно від умов у розчині, зародження або ріст кристалів може переважати над іншим і приводити до різного розміру кристалів. Зростання або зародження кристалів триває до тих пір, поки перенасичення не закінчиться або печера повністю висохне.
Різні типи кристалів
Багато різних типів розчинів мають здатність виробляти різні типи кристалів. Наприклад, кристали солі виникають, коли сіль розчиняють у воді та сушать, але інші матеріали, розчинені у розчині, також мають здатність утворювати кристали. Галій та галіт - інші матеріали, про які відомо, що кристалізуються.
Виготовлення власних кристалів
Ви можете легко сформувати кристали солі в домашніх умовах, додаючи сіль у окріп, поки вона не стане перенасиченою. Використовуйте шматок картону, щоб допомогти кристалам утворитися; він робить це, забезпечуючи молекулам солі місце для зародження. Помістіть пересичений розчин солі з картоном на сонце, поки він не висохне. Це дозволить утворюватися дрібним кристалам.