Hvordan kan krystaller formes i huler?

Krystaller kan udvikle sig i en lang række former og størrelser, fra krystaller, der kun er synlige under et mikroskop til tårnende gigantiske krystaller, der er dannet i tusinder af år under specialiserede forhold. Krystaller udvikler sig gennem en kompleks række faser, udvikler sig omkring en kerne, samler materiale og vokser jo længere, de bliver tilbage i et krystalfremmende miljø.

Nucleation

Alle krystaller danner som følge heraf af to processer kaldet "nucleation" og "crystal growth" i en "overmættet" væskeopløsning (en væske med noget opløst i det, for eksempel salt). Dette vil ske i en hul, hvis det oversvømmes med en af ​​disse væskeopløsninger i så længe som hundrede tusind år eller mere. Det første trin, nucleation, opstår, når grupper af molekyler, der flyder i en opløsning, begynder at holde sammen i stabile klynger. Hvorvidt en molekylklynge bliver stabil afhænger af mange faktorer i løsningen, herunder temperatur og om den er "overmættet".

Overmætning

Overmætning forekommer, når opløsningen indeholder mere opløsningsmateriale end det kan opløses. For eksempel, hvis du fortsætter med at omrøre sukker i en kop kaffe, vil væsken til sidst blive "mættet" og ude af stand til at opløse mere sukker. Overmætning ville forekomme, hvis du tilføjede endnu mere sukker, indtil partiklerne flydede i kaffen, ikke kunne opløses.

Krystalvækst

Måden molekylerne holder sammen under kernen spiller en rolle i definitionen af eventuel form af krystal. Krystalvækst opstår, når de stabile klynger i opløsningen opnår kritisk størrelse (de mindste dimensioner krystalmolekylerne skal nå for at fortsætte væksten uden at opløses). Nucleation fortsætter som krystalvækst udvikler sig uden for kritisk størrelse og drives af overmætning, hvilket giver yderligere molekyler til at holde fast i kernen i den blomstrende krystal. Afhængig af forholdene i opløsningen kan nucleation eller krystalvækst være dominerende over den anden og resultere i krystaller af forskellig størrelse. Krystalvækst eller kernekraft fortsætter, indtil overmætning er afsluttet, eller hulen tørrer helt.

Forskellige typer af krystal

Mange forskellige typer af opløsninger har evnen til at producere forskellige typer krystal. For eksempel forekommer saltkrystaller, når salt opløses i vand og tørres, men andre materialer opløst i en opløsning har også evnen til at danne krystaller. Gallium og halit er andre materialer, der er kendt for at krystallisere.

Lav dine egne krystaller

Du kan nemt danne saltkrystaller derhjemme ved at tilsætte salt til kogende vand, indtil det bliver overmættet. Brug et stykke pap for at hjælpe krystallerne; det gør det ved at give saltmolekylerne et sted at nucleere. Anbring den overmættede saltopløsning med pap i solen, indtil den tørrer. Dette vil tillade små krystaller at danne.