Kristaller kan utvecklas i ett stort antal former och storlekar, från kristaller som endast syns under ett mikroskop till höga jätte kristaller som bildats under tusentals år under specialiserade förhållanden. Kristaller utvecklas genom en komplex serie av steg, utvecklar runt en kärna, samlar material och växer större ju längre de lämnas i en kristallkonsoliderad miljö.

Nucleation

Alla kristaller bildas som resultat av två processer, kallad "kärnbildning" och "kristalltillväxt" i en "övermättad" vätskeformig lösning (en vätska med något upplöst i det, till exempel salt). Detta kommer att uppstå i en grotta om det översvämmas med en av dessa flytande lösningar under så länge som hundra tusen år eller mer. Det första steget, kärnbildning, inträffar när grupper av molekyler som flyter i en lösning börjar klibba i stabila kluster. Huruvida ett molekylkluster blir stabilt beror på många faktorer i lösningen, inklusive temperatur och om den är "övermättad".

Övermättnad

Övermättnad sker när lösningen innehåller mer av det upplösande materialet än det kan lösas upp. Om du till exempel fortsätter att röra socker i en kopp kaffe, blir vätskan så småningom "mättad" och kan inte lösa upp mer socker. Övermättnad skulle inträffa om du tillsatte ännu mer socker tills partiklar flyter i kaffet, inte kan lösas.

Kristallväxt

Hur molekylerna håller sig vid kärnbildningen spelar en roll för att definiera kristallens slutliga form. Kristallväxt uppträder när de stabila klustren i lösningen uppnår kritisk storlek (de minsta dimensionerna kristallmolekylerna måste nå för att fortsätta tillväxt utan att sönderföras). Nucleation fortsätter som kristalltillväxt utvecklas bortom kritisk storlek och drivs av övermättnad, vilket ger ytterligare molekyler att hålla fast vid kärnan i den kristallkristna. Beroende på förhållandena i lösningen kan kärnbildning eller kristalltillväxt vara övervägande över den andra och resultera i kristaller av olika storlek. Kristalltillväxt eller kärnbildning fortsätter tills övermättnad är avslutad eller grottan torkar helt.

Olika typer av kristaller

Många olika typer av lösningar har möjlighet att producera olika typer av kristaller. Exempelvis uppträder saltkristaller när salt löses i vatten och torkas, men andra material upplösta i en lösning har också förmågan att bilda kristaller. Gallium och halit är andra material som är kända för att kristallisera.

Gör dina egna kristaller

Du kan enkelt bilda saltkristaller hemma genom att tillsätta salt till kokande vatten tills det blir övermättat. Använd en bit kartong för att hjälpa kristallformen; det gör det genom att ge saltmolekylerna ett ställe att kärnbilda. Placera den övermättade saltlösningen med kartongen i solen tills den torkar. Detta gör att små kristaller kan bildas.