Hvordan dannes krystaller?

Hva er et krystall?

Krystaller er materialer som har en svært regelmessig og repeterende ordning av atomer eller molekyler. Det er dette ordnede mønsteret som gjør krystaller så spesielle! Atomene i et krystall er vanligvis ordnet i et tredimensjonalt rutenett, noe som gir krystallene deres karakteristiske glitrende utseende.

Krystaller dannes fra løsninger, noe som betyr at kjemikaliene og molekylene de består av, blandes i flytende form. Når disse molekylene avkjøles sakte, begynner de å ordne seg i et regelmessig mønster. Jo saktere molekylene avkjøles, desto større og mer perfekte blir krystallene.

Trinnene i krystaldannelsen

• Dannelse av en kjerne

Det første trinnet i dannelsen av et krystall er dannelsen av en kjerne. Dette kan skje tilfeldig, men krystallene vil dannes lettere hvis du gir dem en liten kjerne å starte med. Kjernen kan dannes av mange forskjellige ting, blant annet støv- og ispartikler i luften, eller til og med et enkelt støvkorn på fingrene dine!

• Krystallisering

Krystallisering er prosessen der molekylene ordner seg for å danne et krystall. Dette skjer når kjernen er omgitt av en løsning som inneholder de riktige molekylene. Molekylene i løsningen vil feste seg til kjernen og begynne å danne et krystall.

• Krystallvekst

Etter hvert som krystallen vokser, blir stadig flere molekyler avsatt i strukturen. Veksthastigheten bestemmes av ulike parametere, blant annet temperaturen og fuktigheten i løsningen.

Ulike typer krystaller avhengig av krystalliseringsprosessen

Krystallisering gir opphav til mange forskjellige typer krystaller med unike egenskaper! Formen og mønsteret til hvert krystall avhenger av en rekke faktorer, som for eksempel temperaturen på dannelsestidspunktet.

Det finnes flere betegnelser på formene som oppstår i krystaller, blant annet de seks hovedformene nedenfor:

Kubisk: Dette er den vanligste formen for et krystall, med seks firkantede flater som møtes i rette vinkler

Oktaedrisk: Denne formen har åtte trekantede flater og er vanlig i krystaller med høy symmetri

Triklinisk: Dette er en uregelmessig krystall med tre hovedakser, noe som gjør at den kan ha to forskjellige former samtidig!

Monoklin: Denne krystallen har bare én symmetriakse. Den har ulike sider som møtes i vinkler som ikke er 90 grader, og kjennetegnes ved sine skrå sider

Ortorombisk: Denne krystallen har tre symmetriakser og rette vinkler mellom seg. Formene er rektangulære

Hexagonal : Dette er en sekskantet krystall med to symmetriakser som går gjennom sentrum. Den kjennetegnes ved sine buede kanter.

De ulike krystalltypene

Krystaller som finnes i naturen

Krystaller er ikke alltid rene, noe som gjør det vanskelig å bestemme deres nøyaktige sammensetning. Her er noen eksempler på de vanligste mineralene man finner i naturen:

Fluoritt (CaF₄) er et mineral som inneholder kalsiumfluorid og fluorvannsyre (HF). Det har lenge vært brukt som kilde til fluor, som er en viktig ingrediens i tannkrem og andre produkter.

Kvarts (SiO₂) er det vanligste mineralet på jorden og utgjør omtrent 12 % av jordskorpen. Det finnes i mange forskjellige former, blant annet kvartsitt og ametyst.

Kalsitt (CaCO₃) er et mineral som oftest finnes i kalkstein og marmor. Det er en viktig ingrediens i sement og brukes til å fremstille gips.

Laboratoriedyrkede krystaller

I laboratoriet kan vi lage krystaller i alle former og størrelser ved å kontrollere forholdene de dannes under. Dette gir oss stor fleksibilitet når det gjelder hva vi kan gjøre med disse materialene! Her er noen vanlige bruksområder for syntetiske krystaller:

– halvledere: Dette er materialer som brukes i elektroniske apparater for å regulere lysstyrken eller overføre signaler.

– Katalysatorer: Dette er stoffer som endrer hastigheten på kjemiske reaksjoner, noe som gjør dem mer effektive og rimeligere. De gjør det mulig for oss å lage nye materialer som brukes i et bredt spekter av anvendelser, blant annet legemidler og bilmotorer!

– Diamantkrystaller: Disse kan brukes som slipemidler eller skjæreverktøy takket være sin hardhet. De brukes også til å fremstille bor og spissene på visse nåler!

– glass: Dette er materialer som kan dannes gjennom en prosess som ligner på krystallisering, men hvor atomene ikke samler seg i krystaller. Glass har mange bruksområder, blant annet vinduer i bygninger og biler, kameralinser samt optiske fibre som gir bilder av høy kvalitet på internett.

– halvlederlasere: Dette er apparater som inneholder en halvleder, noe som gjør det mulig å oppnå en laserlysstråle med høy energi og lavt energiforbruk! Denne typen lasere finnes i CD- og DVD-spillere, samt i strekkodelesere i supermarkeder, bensinstasjoner og mange andre steder!