Hvordan dannes krystaller?

Hvad er en krystal?

Krystaller er materialer, hvor atomerne eller molekylerne er anbragt i et meget regelmæssigt og gentagende mønster. Det er netop dette ordnede mønster, der gør krystaller så specielle! Atomerne i et krystal er som regel anbragt i et tredimensionelt gitter, hvilket giver krystallerne deres karakteristiske glitrende udseende.

Krystaller dannes ud fra opløsninger, hvilket betyder, at de kemikalier og molekyler, de består af, blandes i flydende form. Når disse molekyler afkøles langsomt, begynder de at rette sig ind i et ordnet mønster. Jo langsommere molekylerne afkøles, desto større og mere perfekte bliver krystallerne.

Faser i krystaldannelsen

• Dannelse af en kerne

Det første trin i dannelsen af en krystal er dannelsen af en kerne. Dette kan ske tilfældigt, men krystaller dannes lettere, hvis du giver dem en lille kim til at starte med. Kernen kan dannes af mange forskellige ting, herunder støv- og ispartikler i luften eller endda et enkelt støvkorn på dine fingre!

• Krystallisering

Krystallisering er den proces, hvor molekylerne stiller sig op på række for at danne en krystal. Dette sker, når kernen er omgivet af en opløsning, der indeholder de rigtige molekyler. Molekylerne i opløsningen binder sig til kernen og begynder at danne en krystal.

• Krystalvækst

Efterhånden som krystallen vokser, aflejres der flere og flere molekyler i dens struktur. Væksthastigheden bestemmes af forskellige parametre, herunder opløsningens temperatur og fugtighed.

De forskellige krystaltyper afhængigt af krystalliseringsprocessen

Krystallisering frembringer mange forskellige typer krystaller med unikke egenskaber! Den form og det mønster, som hvert krystal danner, afhænger af en række faktorer, såsom temperaturen på dannelsestidspunktet.

Der findes flere betegnelser for de former, der opstår i krystaller, herunder de seks hovedformer nedenfor:

Kubisk: Dette er den mest almindelige form for en krystal med seks firkantede flader, der mødes i rette vinkler

Oktaedrisk: Denne form har otte trekantede flader og er en almindelig form i krystaller med høj symmetri

Triklinisk: Dette er en uregelmæssig krystal med tre hovedakser, hvilket gør det muligt at have to forskellige former på samme tid!

Monoklin: Denne krystal har kun én symmetriakse. Den har ulige sider, der mødes i vinkler, der ikke er 90 grader, og kan genkendes på sine skrå sider

Ortorhombisk: Denne krystal har tre symmetriakser og rette vinkler imellem dem. Formerne er rektangulære

Hexagonal : Det er en sekskantet krystal med to symmetriakser, der går gennem midten. Den kendes på sine buede kanter.

De forskellige typer krystaller

Krystaller, man finder i naturen

Krystaller er ikke altid rene, hvilket gør det vanskeligt at bestemme deres nøjagtige sammensætning. Her er nogle eksempler på de mest almindelige mineraler, man finder i naturen:

Fluorit (CaF₄) er et mineral, der indeholder calciumfluorid og fluoridsyre (HF). Det har længe været brugt som kilde til fluor, som er en vigtig ingrediens i tandpasta og andre produkter.

Kvarts (SiO₂) er det mest almindelige mineral på Jorden og udgør ca. 12 % af jordskorpen. Det findes i mange forskellige former, herunder kvartsit og ametyst.

Kalksten (CaCO₃) er et mineral, der oftest findes i kalksten og marmor. Det er en vigtig bestanddel af cement og bruges til fremstilling af gips.

Laboratoriedyrkede krystaller

I laboratoriet kan vi skabe krystaller i enhver form og størrelse ved at kontrollere de betingelser, under hvilke de dannes. Det giver os stor fleksibilitet med hensyn til, hvad vi kan gøre med disse materialer! Her er nogle almindelige anvendelser af syntetiske krystaller:

– halvledere: Det er materialer, der anvendes i elektroniske apparater til at regulere lysstyrken eller overføre signaler.

– katalysatorer: Det er stoffer, der ændrer hastigheden af kemiske reaktioner, hvilket gør dem mere effektive og billigere. De giver os mulighed for at skabe nye materialer, der anvendes i en lang række anvendelser, herunder lægemidler og bilmotorer!

– Diamantkrystaller: De kan bruges som slibemidler eller skæreværktøjer takket være deres hårdhed. De bruges også til at fremstille bor og spidserne på visse nåle!

– glas: Det er materialer, der kan dannes gennem en proces, der ligner krystallisering, men hvor atomerne ikke samler sig i krystaller. Glas har mange anvendelsesområder, herunder ruder i bygninger og biler, kameralinser samt optiske fibre, der gør det muligt at få billeder i høj kvalitet på internettet.

– halvlederlasere: Det er apparater, der indeholder en halvleder, hvilket gør det muligt at frembringe en højenergisk laserlysstråle med lavt energiforbrug! Denne type lasere findes i CD- og DVD-afspillere samt i stregkodescannere i supermarkeder, på tankstationer og mange andre steder!