Kako nastajajo kristali?

Kaj je kristal?

Kristali so snovi, v katerih so atomi ali molekule razporejeni zelo redno in ponavljajoče se. Prav ta urejen vzorec je tisto, kar kristale dela tako posebne! Atomi v kristalu so običajno razporejeni v tridimenzionalni mreži, kar kristalom daje značilen bleščeč videz.

Kristali nastajajo iz raztopin, kar pomeni, da so kemikalije in molekule, iz katerih so sestavljeni, pomešane v tekoči obliki. Ko se te molekule počasi ohlajajo, se začnejo urejeno razvrščati. Čim počasneje se molekule ohlajajo, tem večji in popolnejši so kristali.

Stopnje nastajanja kristalov

• Nastanek jedra

Prvi korak pri nastajanju kristala je nastanek jedra. To se lahko zgodi naključno, vendar se bodo kristali lažje oblikovali, če jim za začetek zagotovite majhno jedro. Jedro lahko nastane iz številnih stvari, med drugim iz delcev prahu in ledu v zraku ali celo iz preprostega prahu na vaših prstih!

• Kristalizacija

Kristalizacija označuje proces, v katerem se molekule poravnajo, da oblikujejo kristal. To se zgodi, ko je jedro obdano z raztopino, ki vsebuje ustrezne molekule. Molekule iz raztopine se pritrdijo na jedro in začnejo oblikovati kristal.

• Rast kristala

Medtem ko se kristal razvija, se v njegovi strukturi nalaga vedno več molekul. Hitrost rasti določajo različni parametri, zlasti temperatura in vlažnost raztopine.

Različne vrste kristalov glede na proces kristalizacije

Kristalizacija ustvarja številne različne vrste kristalov z edinstvenimi lastnostmi! Oblika in vzorec, ki ju ustvari vsak kristal, sta odvisna od številnih dejavnikov, kot je temperatura v trenutku nastajanja.

Oblike, ki se pojavljajo v kristalih, imajo več imen, med njimi pa je šest glavnih, navedenih spodaj:

Kubična: to je najpogostejša oblika kristala, s šestimi kvadratnimi ploskvami, ki se stikajo pod pravim kotom

Oktaedrična: ta oblika ima osem trikotnih ploskev in je pogosta pri kristalih z visoko simetrijo

Triklinična: to je nepravilni kristal s tremi glavnimi osmi, kar omogoča, da ima hkrati dve različni obliki!

Monoklinična: Ta kristal ima le eno simetrično os. Ima neenake stranice, ki se stikajo pod koti, ki niso 90 stopinj, prepoznaven pa je po poševnih stranicah

Ortorombska: Ta kristal ima tri simetrične osi in med seboj pravokotne kote. Oblike so pravokotne

Heksagonalna : To je kristal s šestimi stranicami in dvema simetrijnima osema, ki potekata skozi središče. Prepoznaven je po ukrivljenih robovih.

Različne vrste kristalov

Kristali, ki jih najdemo v naravi

Kristali niso vedno čisti, kar otežuje določitev njihove natančne sestave. Tukaj je nekaj primerov najpogostejših mineralov, ki jih najdemo v naravi:

Fluorin (CaF₄) je rudnina, ki vsebuje kalcijev fluorid in fluorovodikovo kislino (HF). Dolgo časa se je uporabljal kot vir fluora, ki je ključna sestavina zobne paste in drugih izdelkov.

Kremen (SiO₂) je najpogostejši mineral na Zemlji, saj predstavlja približno 12 % zemeljske skorje. Najdemo ga v številnih različnih oblikah, med drugim kot kvarcit in ametist.

Kalcit (CaCO₃) je mineral, ki se najpogosteje pojavlja v apnencu in marmorju. Je ključna sestavina cementa in se uporablja za izdelavo mavca.

V laboratoriju gojeni kristali

V laboratoriju lahko ustvarimo kristale katere koli oblike in velikosti, tako da nadzorujemo pogoje, v katerih nastajajo. To nam omogoča veliko prožnost pri tem, kaj lahko s temi materiali naredimo! Tukaj je nekaj pogostih uporab sintetičnih kristalov:

– polprevodniki: to so materiali, ki se uporabljajo v elektronskih napravah za nadzor moči svetlobe ali prenos signalov.

– katalizatorji: to so snovi, ki spreminjajo hitrost kemijskih reakcij, zaradi česar so te učinkovitejše in cenejše. Omogočajo nam ustvarjanje novih materialov, ki se uporabljajo v širokem spektru področij, med drugim v farmacevtskih izdelkih in avtomobilskih motorjih!

– diamantni kristali: zaradi svoje trdote se lahko uporabljajo kot brusiva ali rezalna orodja. Uporabljajo se tudi za izdelavo svedrov in konic nekaterih igel!

– steklo: to so materiali, ki se lahko oblikujejo s postopkom, podobnim kristalizaciji, vendar se pri tem atomi ne združujejo v kristale. Steklo ima številne uporabe, med drugim v oknih stavb in avtomobilov, v lečah fotoaparatov ter v optičnih vlaknih, ki omogočajo kakovostne slike na internetu.

– polprevodniški laserji: to so naprave, ki vsebujejo polprevodnik, kar omogoča pridobivanje visokoenergetskega laserskega žarka z nizko porabo energije! Tovrstne laserje najdemo v predvajalnikih CD-jev ali DVD-jev, pa tudi v čitalnikih črtnih kod v supermarketih, bencinskih servisih in na mnogih drugih mestih!