Kā veidojas kristāli?

Kas ir kristāls?

Kristāli ir materiāli, kuros atomi vai molekulas ir izkārtoti ļoti regulāri un atkārtojami. Tieši šis sakārtotais raksts padara kristālus tik īpašus! Kristāla atomi parasti ir izkārtoti trīsdimensiju režģī, kas kristāliem piešķir to raksturīgo mirdzošo izskatu.

Kristāli veidojas no šķīdumiem, kas nozīmē, ka ķīmiskās vielas un molekulas, no kurām tie sastāv, tiek sajauktas šķidrā veidā. Kad šīs molekulas lēnām atdziest, tās sāk sakārtoties regulārā secībā. Jo lēnāk molekulas atdziest, jo lielāki un perfekti ir kristāli.

Kristālu veidošanās posmi

• Kodola veidošanās

Pirmais kristāla veidošanās posms ir kodola veidošanās. Tas var notikt nejauši, bet kristāli veidosies vieglāk, ja sākumā nodrošināsiet tiem nelielu sēklu. Kodolu var veidot daudzas lietas, tostarp putekļu un ledus daļiņas gaisā vai pat vienkārši putekļu graudiņš uz jūsu pirkstiem!

• Kristalizācija

Kristalizācija ir process, kurā molekulas sakārtojas, lai veidotu kristālu. Tas notiek, kad kodols ir ieskauts šķīdumā, kas satur atbilstošas molekulas. Šķīduma molekulas piestiprinās pie kodola un sāk veidot kristālu.

• Kristāla augšana

Tā kā kristāls attīstās, tā struktūrā nogulsnās arvien vairāk molekulu. Augšanas ātrumu nosaka dažādi parametri, jo īpaši šķīduma temperatūra un mitrums.

Dažādi kristālu veidi atkarībā no kristalizācijas procesa

Kristalizācija rada daudzus dažādus kristālu veidus ar unikālām īpašībām! Katra kristāla forma un raksts ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram, temperatūras veidošanās brīdī.

Kristālos veidojošajām formām ir vairāki nosaukumi, tostarp sešas galvenās formas, kas minētas zemāk:

Kubiska: tā ir visizplatītākā kristāla forma ar sešām kvadrātveida virsmām, kas savienojas taisnā leņķī

Oktaedriska: šai formai ir astoņas trīsstūrveida virsmas, un tā ir izplatīta kristālos ar augstu simetriju

Trikliniska: tas ir neregulārs kristāls ar trim galvenajām asīm, kas ļauj vienlaikus veidot divas dažādas formas!

Monoklīniska: šim kristālam ir tikai viena simetrijas ass. Tam ir nevienādi sāni, kas savienojas leņķos, kas nav 90 grādi, un to var atpazīt pēc slīpajiem sāniem

Ortorrombiska: šim kristālam ir trīs simetrijas ass, un leņķi starp tām ir taisni. Formas ir taisnstūrveida

Heksagonāls : Tas ir sešstūrains kristāls ar divām simetrijas asīm, kas iet caur centru. To var atpazīt pēc izliektām malām.

Dažādi kristālu veidi

Kristāli, kas sastopami dabā

Kristāli ne vienmēr ir tīri, kas apgrūtina to precīzā sastāva noteikšanu. Šeit ir daži piemēri par visbiežāk dabā sastopamajiem minerāliem:

Fluorīns (CaF₄) ir minerāls, kas satur kalcija fluorīdu un fluorūdeņražskābi (HF). To jau sen izmanto kā fluora avotu, kas ir galvenā sastāvdaļa zobu pastā un citos produktos.

Kvarcs (SiO₂) ir visizplatītākais minerāls uz Zemes, kas veido aptuveni 12 % no planētas garozas. To var atrast daudzās dažādās formās, tostarp kvarcītā un ametistā.

Kalcīts (CaCO₃) ir minerāls, kas visbiežāk sastopams kaļķakmenī un marmorā. Tas ir galvenā cementa sastāvdaļa, un to izmanto ģipša ražošanā.

Laboratorijā audzēti kristāli

Laboratorijā mēs varam radīt kristālus jebkādā formā un izmērā, kontrolējot to veidošanās apstākļus. Tas mums sniedz lielu elastību attiecībā uz to, ko mēs varam darīt ar šiem materiāliem! Šeit ir daži izplatīti sintētisko kristālu pielietojumi:

– pusvadītāji: tie ir materiāli, ko izmanto elektroniskās ierīcēs, lai regulētu gaismas intensitāti vai pārvadātu signālus.

– katalizatori: tās ir vielas, kas maina ķīmisko reakciju ātrumu, padarot tās efektīvākas un lētākas. Tās ļauj mums radīt jaunus materiālus, ko izmanto plašā lietojumu klāstā, tostarp farmaceitiskajos produktos un automobiļu dzinējos!

– Dimanta kristāli: pateicoties to cietībai, tos var izmantot kā abrazīvus materiālus vai griešanas rīkus. Tos izmanto arī urbtņu un dažu adatu galiņu ražošanā!

– stikli: tie ir materiāli, kurus var veidot procesā, kas līdzinās kristalizācijai, taču kurā atomi nesavienojas kristālos. Stikliem ir daudzveidīgi pielietojumi, tostarp ēku un automašīnu logi, kameru lēcas, kā arī optiskās šķiedras, kas ļauj iegūt kvalitatīvus attēlus internetā.

– pusvadītāju lāzeri: tās ir ierīces, kurās ir pusvadītājs, kas ļauj iegūt augstas enerģijas lāzera staru ar zemu enerģijas patēriņu! Šāda veida lāzerus var atrast CD vai DVD atskaņotājos, kā arī svītru kodu nolasītājos lielveikalos, degvielas uzpildes stacijās un daudzās citās vietās!