I cristalli possono svilupparsi in una vasta gamma di forme e dimensioni, dai cristalli visibili solo al microscopio ai giganteschi cristalli giganti formati in migliaia di anni in condizioni specializzate. I cristalli si sviluppano attraverso una complessa serie di fasi, sviluppandosi attorno a un nucleo, raccogliendo materiale e crescendo più grande man mano che rimangono in un ambiente a conduzione di cristallo.

Nucleazione

Tutti i cristalli si formano come risultato di due processi, chiamati "nucleazione" e "crescita dei cristalli", in una soluzione liquida "sovrasatura" (un liquido con qualcosa dissolto in esso, ad esempio sale). Ciò avverrà in una grotta se sarà inondato da una di queste soluzioni liquide per un periodo di centomila o più anni. Il primo passo, la nucleazione, si verifica quando gruppi di molecole che galleggiano in una soluzione iniziano ad aderire insieme in gruppi stabili. Se un gruppo di molecole diventa stabile dipende da molti fattori all'interno della soluzione, compresa la temperatura e se è "supersatura".

Supersaturazione

La sovrasaturazione si verifica quando la soluzione contiene più del materiale di dissoluzione rispetto a può dissolversi. Ad esempio, se continui a mescolare lo zucchero in una tazza di caffè, il liquido finirà per diventare "saturo" e incapace di sciogliere più zucchero. La sovrasaturazione si verificherebbe se aggiungessi ancora più zucchero fino a quando le particelle galleggiassero nel caffè, incapace di dissolversi.

Crescita dei cristalli

Il modo in cui le molecole si uniscono durante la nucleazione gioca un ruolo nella definizione del forma finale del cristallo. La crescita dei cristalli avviene quando i cluster stabili nella soluzione raggiungono dimensioni critiche (le dimensioni minime che le molecole di cristallo devono raggiungere per continuare la crescita senza disintegrarsi). La nucleazione continua mentre la crescita cristallina si sviluppa oltre le dimensioni critiche ed è guidata dalla sovrasaturazione, fornendo ulteriori molecole che si attaccano al nucleo del cristallo nascente. A seconda delle condizioni all'interno della soluzione, la nucleazione o la crescita dei cristalli può essere predominante sull'altra e provocare cristalli di dimensioni diverse. Crescita o nucleazione dei cristalli continua fino a quando la sovrasaturazione è terminata o la grotta si asciuga completamente.

Diversi tipi di cristallo

Molti diversi tipi di soluzione hanno la capacità di produrre diversi tipi di cristallo. Ad esempio, i cristalli di sale si verificano quando il sale viene sciolto in acqua ed essiccato, ma anche altri materiali disciolti in una soluzione hanno la capacità di formare cristalli. Il gallio e l'halite sono altri materiali noti per cristallizzare.

Creare i tuoi cristalli

Puoi facilmente formare cristalli di sale a casa aggiungendo sale all'acqua bollente fino a quando non diventa supersatura. Usa un pezzo di cartone per aiutare i cristalli a formare; lo fa fornendo alle molecole di sale un posto dove nucleare. Metti la soluzione di sale supersatura con il cartone al sole finché non si asciuga. Ciò consentirà la formazione di piccoli cristalli.