Vad är en kristall?
Kristaller är material där atomerna eller molekylerna är ordnade i ett mycket regelbundet och repetitivt mönster. Det är just detta ordnade mönster som gör kristallerna så speciella! Atomerna i en kristall är vanligtvis ordnade i ett tredimensionellt gitter, vilket ger kristallerna deras karakteristiska glittrande utseende.
Kristaller bildas ur lösningar, vilket innebär att de kemikalier och molekyler som de består av blandas i flytande form. När dessa molekyler kyls ned långsamt börjar de ordna sig i ett regelbundet mönster. Ju långsammare molekylerna kyls ned, desto större och mer perfekta blir kristallerna.
Stegen i kristallbildningen
-
Bildandet av en kristallkärna
Det första steget i bildandet av en kristall är att skapa en kärna. Detta kan ske slumpmässigt, men kristallerna bildas lättare om du ger dem en liten utgångspunkt att utgå ifrån. Kärnan kan bildas av en mängd olika saker, bland annat damm- och ispartiklar i luften, eller till och med ett enkelt dammkorn på dina fingrar!
-
Kristallisation
Kristallisation avser den process genom vilken molekylerna ordnar sig för att bilda en kristall. Detta sker när kärnan omges av en lösning som innehåller rätt molekyler. Molekylerna i lösningen fäster sig vid kärnan och börjar bilda en kristall.
-
Kristalltillväxt
Allteftersom kristallen växer avsätts allt fler molekyler i dess struktur. Tillväxthastigheten bestäms av olika parametrar, framför allt lösningens temperatur och fuktighet.
Olika typer av kristaller beroende på kristallisationsprocessen
Kristallisationen ger upphov till många olika typer av kristaller med unika egenskaper! Formen och mönstret hos varje kristall beror på ett antal faktorer, såsom temperaturen vid bildandet.
Det finns flera benämningar för de former som uppstår i kristaller, däribland de sex huvudformerna nedan:
Kubisk: detta är den vanligaste formen för en kristall, med sex kvadratiska ytor som möts i rät vinkel
Oktaedrisk: Denna form har åtta triangulära ytor och är vanlig hos kristaller med hög symmetri
Triklinisk: detta är en oregelbunden kristall med tre huvudaxlar, vilket gör att den kan ha två olika former samtidigt!
Monoklinisk: Denna kristall har endast en symmetriaxel. Den har ojämna sidor som möts i vinklar som inte är 90 grader och känns igen på sina sneda sidor
Ortorombisk: Denna kristall har tre symmetriaxlar och räta vinklar mellan dem. Formerna är rektangulära
Hexagonal : Det är en kristall med sex sidor och två symmetriaxlar som går genom centrum. Den känns igen på sina böjda kanter.
Olika typer av kristaller
Kristaller som förekommer i naturen
Kristaller är inte alltid rena, vilket gör det svårt att fastställa deras exakta sammansättning. Här är några exempel på de vanligaste mineralerna som förekommer i naturen:
Fluorin (CaF₄) är ett mineral som innehåller kalciumfluorid och fluorväte (HF). Det har länge använts som källa till fluor, som är en viktig beståndsdel i tandkräm och andra produkter.
Kvarts (SiO₂) är det vanligaste mineralet på jorden och utgör cirka 12 % av jordskorpan. Det förekommer i många olika former, bland annat kvartsit och ametist.
Kalcit (CaCO₃) är ett mineral som oftast förekommer i kalksten och marmor. Det är en viktig beståndsdel i cement och används för att tillverka gips.
Kristaller odlade i laboratorium
I laboratoriet kan vi skapa kristaller i vilken form och storlek som helst genom att kontrollera de förhållanden under vilka de bildas. Detta ger oss stor flexibilitet när det gäller vad vi kan göra med dessa material! Här är några vanliga tillämpningar av syntetiska kristaller:
– halvledare: det är material som används i elektroniska apparater för att reglera ljusets styrka eller överföra signaler.
– Katalysatorer: det är ämnen som påverkar hastigheten på kemiska reaktioner, vilket gör dem mer effektiva och billigare. De gör det möjligt för oss att skapa nya material som används inom ett brett spektrum av tillämpningar, bland annat läkemedel och bilmotorer!
– Diamantkristaller: tack vare sin hårdhet kan de användas som slipmedel eller skärverktyg. De används också för att tillverka borrar och spetsarna på vissa nålar !
– glas: det är material som kan bildas genom en process som liknar kristallisation, men där atomerna inte ordnar sig i kristaller. Glas har många användningsområden, bland annat fönster i byggnader och bilar, kameralinser samt optiska fibrer som möjliggör högkvalitativa bilder på internet.
– halvledarlaser: det är apparater som innehåller en halvledare, vilket gör det möjligt att få fram en laserljusstråle med hög energi och låg energiförbrukning ! Denna typ av lasrar finns i CD- och DVD-spelare, samt i streckkodsläsare i stormarknader, bensinstationer och på många andra ställen !