Inhoud
Kristallen kunnen zich ontwikkelen in een breed scala aan vormen en maten, van kristallen die alleen zichtbaar zijn onder een microscoop tot torenhoge gigantische kristallen die gedurende duizenden jaren in gespecialiseerde omstandigheden zijn gevormd. Kristallen ontwikkelen zich door een complexe reeks fasen, ontwikkelen zich rond een kern, verzamelen materiaal en worden groter naarmate ze langer in een kristal-bevorderende omgeving blijven.
nucleatie
Alle kristallen vormen zich als een resultaat van twee processen, "nucleatie" en "kristalgroei" genoemd, in een "oververzadigde" vloeibare oplossing (een vloeistof met iets dat erin is opgelost; bijvoorbeeld zout). Dit gebeurt in een grot als deze gedurende honderdduizend jaar of langer wordt overspoeld met een van deze vloeibare oplossingen. De eerste stap, nucleatie, vindt plaats wanneer groepen moleculen die in een oplossing drijven, in stabiele clusters aan elkaar beginnen te kleven. Of een cluster van moleculen stabiel wordt, hangt af van vele factoren in de oplossing, waaronder de temperatuur en of deze "oververzadigd" is.
oververzadiging
Oververzadiging treedt op wanneer de oplossing meer van het oplossende materiaal bevat dan het kan oplossen. Als u bijvoorbeeld suiker blijft roeren in een kopje koffie, wordt de vloeistof uiteindelijk "verzadigd" en kan deze geen suiker meer oplossen. Er zou oververzadiging optreden als u nog meer suiker toevoegt totdat er deeltjes in de koffie zweven die niet kunnen worden opgelost.
Kristalgroei
De manier waarop de moleculen tijdens nucleatie aan elkaar plakken, speelt een rol bij het bepalen van de uiteindelijke vorm van het kristal. Kristalgroei treedt op wanneer de stabiele clusters in de oplossing een kritische grootte bereiken (de minimale afmetingen die de kristalmoleculen moeten bereiken om de groei voort te zetten zonder uiteen te vallen). Nucleatie gaat door naarmate de kristalgroei zich voorbij kritieke grootte ontwikkelt en wordt aangedreven door oververzadiging, waardoor extra moleculen aan de kern van het prille kristal blijven kleven. Afhankelijk van de omstandigheden in de oplossing, kan kernvorming of kristalgroei de overhand hebben op de andere en resulteren in kristallen van verschillende grootte. Kristalgroei of nucleatie gaat door totdat oververzadiging is beëindigd of de grot volledig droogt.
Verschillende soorten kristal
Veel verschillende soorten oplossingen kunnen verschillende soorten kristal produceren. Zoutkristallen komen bijvoorbeeld voor wanneer zout in water wordt opgelost en gedroogd, maar andere materialen die in een oplossing zijn opgelost, kunnen ook kristallen vormen. Gallium en haliet zijn andere materialen waarvan bekend is dat ze kristalliseren.
Je eigen kristallen maken
Je kunt thuis eenvoudig zoutkristallen vormen door zout aan kokend water toe te voegen totdat het oververzadigd wordt. Gebruik een stuk karton om de kristallen te helpen vormen; het doet dit door de zoutmoleculen een plaats te geven om te nucleeren. Plaats de oververzadigde zoutoplossing met het karton in de zon totdat het droogt. Hierdoor kunnen kleine kristallen worden gevormd.