Kristallen kunnen zich in een breed scala aan vormen en grootten ontwikkelen, van kristallen die alleen onder een microscoop zichtbaar zijn tot torenhoge gigantische kristallen die zich in duizenden jaren in gespecialiseerde omstandigheden hebben gevormd. Kristallen ontwikkelen zich door een complexe reeks fasen, zich rond een kern ontwikkelen, materiaal verzamelen en groter worden naarmate ze langer in een kristal-bevorderende omgeving blijven.

Nucleatie

Alle kristallen vormen als resultaat van twee processen, "nucleatie" en "kristalgroei" genoemd, in een "oververzadigde" vloeibare oplossing (een vloeistof met iets daarin opgelost, bijvoorbeeld zout). Dit zal gebeuren in een grot als het wordt overspoeld met een van deze vloeibare oplossingen voor wel honderdduizend jaar of langer. De eerste stap, nucleatie, vindt plaats wanneer groepen moleculen die in een oplossing drijven in stabiele clusters aan elkaar blijven kleven. Of een cluster van moleculen stabiel wordt, hangt af van vele factoren in de oplossing, inclusief de temperatuur en of deze "oververzadigd" is.

Supersaturatie

Supersaturatie treedt op wanneer de oplossing meer van het oplossende materiaal bevat dan het kan oplossen. Als u bijvoorbeeld suiker in een kop koffie blijft roeren, wordt de vloeistof uiteindelijk "verzadigd" en kan er geen suiker meer worden opgelost. Supersaturatie zou optreden als u nog meer suiker zou toevoegen totdat de deeltjes in de koffie drijven, niet in staat zijn om te worden opgelost.

Crystal Growth

De manier waarop de moleculen aan elkaar blijven kleven tijdens nucleatie speelt een rol bij het definiëren van de uiteindelijke vorm van het kristal. Kristalgroei vindt plaats wanneer de stabiele clusters in de oplossing een kritische grootte bereiken (de minimale dimensies die de kristalmoleculen moeten bereiken om de groei voort te zetten zonder te desintegreren). De nucleatie gaat door, aangezien de kristalgroei boven de kritische omvang uitsteekt en wordt aangedreven door oververzadiging, waardoor aanvullende moleculen worden verkregen die aan de kern van het jonge kristal blijven kleven. Afhankelijk van de omstandigheden in de oplossing kan nucleatie of kristalgroei overheersen boven de andere en resulteren in kristallen met verschillende groottes. Kristalgroei of nucleatie gaat door totdat de oververzadiging is beëindigd of de grot volledig droogt.

Verschillende soorten kristallen

Veel verschillende typen oplossingen hebben de mogelijkheid om verschillende soorten kristallen te produceren. Zoutkristallen ontstaan ​​bijvoorbeeld wanneer zout wordt opgelost in water en gedroogd, maar andere materialen opgelost in een oplossing hebben ook het vermogen om kristallen te vormen. Gallium en halite zijn andere materialen waarvan bekend is dat ze kristalliseren.

Je eigen kristallen maken

Je kunt zoutkristallen gemakkelijk thuis vormen door zout toe te voegen aan kokend water totdat het oververzadigd is. Gebruik een stuk karton om de kristallen te helpen vormen; het doet dit door de zoutmoleculen een plaats te geven om te nucleëren. Plaats de oververzadigde zoutoplossing met het karton in de zon tot het droogt. Hierdoor kunnen kleine kristallen worden gevormd.