Čo je to kryštál?
Kryštály sú materiály, ktoré sa vyznačujú veľmi pravidelným a opakujúcim sa usporiadaním atómov alebo molekúl. Práve tento usporiadaný vzor robí kryštály takými výnimočnými! Atómy v kryštáli sú zvyčajne usporiadané do trojrozmernej mriežky, čo kryštálom dodáva ich charakteristický trblietavý vzhľad.
Kryštály vznikajú z roztokov, čo znamená, že chemické látky a molekuly, z ktorých sa skladajú, sú zmiešané v tekutom stave. Keď sa tieto molekuly pomaly ochladzujú, začínajú sa usporiadane usporadúvať. Čím pomalšie molekuly chladnú, tým sú kryštály väčšie a dokonalejšie.
Fázy tvorby kryštálov
-
Vytvorenie jadra
Prvým krokom pri tvorbe kryštálu je vytvorenie jadra. Môže k tomu dôjsť náhodne, ale kryštály sa budú tvoriť ľahšie, ak im na začiatok poskytnete malý zárodok. Jadro môže vzniknúť z mnohých vecí, vrátane častíc prachu a ľadu vo vzduchu, alebo dokonca z obyčajného zrnka prachu na vašich prstoch!
-
Kryštalizácia
Kryštalizácia označuje proces, pri ktorom sa molekuly usporiadajú tak, aby vytvorili kryštál. K tomu dochádza, keď je jadro obklopené roztokom, ktorý obsahuje správne molekuly. Molekuly z roztoku sa pripútajú k jadru a začnú vytvárať kryštál.
-
Rast kryštálu
Ako kryštál rastie, do jeho štruktúry sa ukladá čoraz viac molekúl. Rýchlosť rastu závisí od rôznych parametrov, najmä od teploty a vlhkosti roztoku.
Rôzne typy kryštálov podľa procesu kryštalizácie
Kryštalizáciou vzniká mnoho rôznych typov kryštálov s jedinečnými vlastnosťami! Tvar a vzor, ktoré každý kryštál vytvára, závisia od viacerých faktorov, ako je napríklad teplota v čase jeho tvorby.
Existuje viacero názvov pre tvary, ktoré sa vyskytujú v kryštáloch, medzi nimi aj šesť hlavných tvarov uvedených nižšie:
Kubická: ide o najbežnejší tvar kryštálu so šiestimi štvorcovými stenami, ktoré sa stretávajú v pravom uhle
Oktaedrická: táto forma má osem trojuholníkových stien a je bežná u kryštálov s vysokou symetriou
Triklinický: ide o nepravidelný kryštál s tromi hlavnými osami, čo umožňuje existenciu dvoch rôznych tvarov súčasne!
Monoklinická: Tento kryštál má iba jednu os symetrie. Obsahuje nerovnaké hrany, ktoré sa stretávajú v uhloch iných ako 90 stupňov, a rozpoznáte ho podľa šikmých hrán
Ortorombická: Tento kryštál má tri osi symetrie a medzi nimi pravé uhly. Tvary sú obdĺžnikové
Hexagonálna : Je to šesťhranný kryštál s dvoma osami symetrie prechádzajúcimi stredom. Rozpoznáte ho podľa zakrivených hrán.
Rôzne typy kryštálov
Kryštály, ktoré sa vyskytujú v prírode
Kryštály nie sú vždy čisté, čo sťažuje určenie ich presného zloženia. Tu je niekoľko príkladov najbežnejších minerálov, ktoré sa vyskytujú v prírode:
Fluorín (CaF₄) je nerast, ktorý obsahuje fluorid vápenatý a kyselinu fluorovodíkovú (HF). Dlho sa používal ako zdroj fluóru, ktorý je kľúčovou zložkou zubnej pasty a iných výrobkov.
Kremeň (SiO₂) je najbežnejší minerál na Zemi, ktorý tvorí približne 12 % zemskej kôry. Vyskytuje sa v mnohých rôznych formách, medzi ktoré patrí najmä kremeňec a ametyst.
Kalcit (CaCO₃) je minerál, ktorý sa najčastejšie vyskytuje vo vápenci a mramore. Je kľúčovou zložkou cementu a používa sa na výrobu sadry.
Kryštály vypestované v laboratóriu
V laboratóriu vieme vytvoriť kryštály akéhokoľvek tvaru a veľkosti tým, že kontrolujeme podmienky, za ktorých vznikajú. To nám poskytuje veľkú flexibilitu v tom, čo všetko vieme s týmito materiálmi robiť! Tu je niekoľko bežných použití syntetických kryštálov:
– polovodiče: ide o materiály používané v elektronických zariadeniach na reguláciu intenzity svetla alebo prenos signálov.
– katalyzátory: sú to látky, ktoré menia rýchlosť chemických reakcií, čím ich robia efektívnejšími a lacnejšími. Umožňujú nám vytvárať nové materiály používané v širokej škále aplikácií, vrátane farmaceutických výrobkov a automobilových motorov!
– Diamantové kryštály: vďaka svojej tvrdosti sa môžu používať ako brúsne prostriedky alebo rezné nástroje. Používajú sa tiež na výrobu vrtákov a hrotov niektorých ihiel!
– sklá: ide o materiály, ktoré môžu vznikať procesom podobným kryštalizácii, avšak pri ktorom sa atómy nezlučujú do kryštálov. Sklo má mnoho uplatnení, medzi ktoré patria okná budov a áut, objektívy fotoaparátov, ako aj optické vlákna, ktoré umožňujú získavať kvalitné obrázky na internete.
– polovodičové lasery: sú to zariadenia, ktoré obsahujú polovodič, vďaka čomu je možné získať lúč laserového svetla s vysokou energiou a nízkou spotrebou energie! Tento typ laserov sa nachádza v prehrávačoch CD alebo DVD, ako aj v čítačkách čiarových kódov v supermarketoch, na čerpacích staniciach a na mnohých ďalších miestach!