Ce este un cristal?
Cristalele sunt materiale care prezintă o dispunere foarte regulată și repetitivă a atomilor sau moleculelor lor. Acest model ordonat este ceea ce face cristalele atât de speciale! Atomii unui cristal sunt, de obicei, dispuși într-o rețea tridimensională, ceea ce conferă cristalelor aspectul lor strălucitor caracteristic.
Cristalele se formează din soluții, ceea ce înseamnă că substanțele chimice și moleculele care le compun sunt amestecate în stare lichidă. Când aceste molecule sunt răcite lent, ele încep să se alinieze în mod ordonat. Cu cât moleculele se răcesc mai lent, cu atât cristalele sunt mai mari și mai perfecte.
Etapele formării cristalelor
-
Crearea unui nucleu
Prima etapă a formării unui cristal este crearea unui nucleu. Acest lucru se poate întâmpla întâmplător, dar cristalele se vor forma mai ușor dacă le oferiți un mic germen de la început. Nucleul poate fi format din numeroase elemente, inclusiv particule de praf și gheață din aer, sau chiar un simplu fir de praf de pe degetele dumneavoastră!
-
Cristalizarea
Cristalizarea se referă la procesul prin care moleculele se aliniază pentru a forma un cristal. Acest lucru se întâmplă atunci când nucleul este înconjurat de o soluție care conține moleculele potrivite. Moleculele din soluție se vor atașa de nucleu și vor începe să formeze un cristal.
-
Creșterea cristalului
Pe măsură ce cristalul se dezvoltă, tot mai multe molecule se depun în structura sa. Viteza de creștere este determinată de diverși parametri, în special de temperatura și umiditatea soluției.
Diferitele tipuri de cristale în funcție de procesul de cristalizare
Cristalizarea produce numeroase tipuri de cristale diferite, cu proprietăți unice! Forma și modelul fiecărui cristal depind de o serie de factori, precum temperatura din momentul formării.
Există mai multe denumiri pentru formele care apar în cristale, printre care se numără cele șase forme principale de mai jos:
Cubică: aceasta este cea mai comună formă a unui cristal, cu șase fețe pătrate care se întâlnesc în unghi drept
Octaedrică: această formă are opt fețe triunghiulare și este o formă frecventă în cristalele cu simetrie ridicată
Triclinică: este un cristal neregulat cu trei axe principale, ceea ce permite existența a două forme diferite în același timp!
Monoclinic: Acest cristal are o singură axă de simetrie. Are laturi inegale care se întâlnesc la unghiuri diferite de 90 de grade și se recunoaște după laturile sale oblice
Ortorrombic: acest cristal are trei axe de simetrie și unghiuri drepte între ele. Formele sunt dreptunghiulare
Hexagonal : Este un cristal cu șase laturi, cu două axe de simetrie care trec prin centru. Se recunoaște după marginile sale curbate.
Diferitele tipuri de cristale
Cristalele care se găsesc în natură
Cristalele nu sunt întotdeauna pure, ceea ce face dificilă determinarea compoziției lor exacte. Iată câteva exemple dintre cele mai comune minerale care se găsesc în natură:
Fluorina (CaF₄) este un mineral care conține fluorură de calciu și acid fluorhidric (HF). A fost folosită mult timp ca sursă de fluor, care este un ingredient cheie al pastei de dinți și al altor produse.
Cuarțul (SiO₂) este cel mai comun mineral de pe Pământ, constituind aproximativ 12 % din scoarța terestră. Se găsește sub numeroase forme diferite, printre care cuarțitul și ametistul.
Calcitul (CaCO₃) este un mineral care se găsește cel mai adesea în calcar și marmură. Este un ingredient cheie al cimentului și este utilizat pentru fabricarea gipsului de Paris.
Cristalele cultivate în laborator
În laborator, putem crea cristale de orice formă și dimensiune, controlând condițiile în care se formează. Acest lucru ne oferă o mare flexibilitate în ceea ce privește utilizarea acestor materiale! Iată câteva aplicații comune ale cristalelor sintetice:
– semiconductorii: sunt materiale utilizate în aparatele electronice pentru a controla intensitatea luminii sau pentru a transmite semnale.
– Catalizatorii: sunt substanțe care modifică viteza reacțiilor chimice, făcându-le mai eficiente și mai puțin costisitoare. Ne permit să creăm materiale noi utilizate într-o gamă largă de aplicații, inclusiv produse farmaceutice și motoare de mașini!
– Cristale de diamant: datorită durității lor, pot fi folosite ca abrazive sau instrumente de tăiere. De asemenea, sunt utilizate pentru fabricarea burghiilor și a vârfurilor anumitor ace!
– Sticla: este un material care poate fi format printr-un proces similar cristalizării, dar în care atomii nu se asamblează în cristale. Sticla are numeroase aplicații, printre care geamurile clădirilor și ale mașinilor, lentilele aparatelor foto, precum și fibrele optice care permit obținerea de imagini de calitate pe internet.
– laserele cu semiconductori: sunt dispozitive care conțin un semiconductor, ceea ce permite obținerea unui fascicul de lumină laser de înaltă energie și cu un consum redus de energie! Acest tip de lasere se regăsește în cititoarele de CD-uri sau DVD-uri, precum și în cititoarele de coduri de bare din supermarketuri, benzinării și multe alte locuri !