Co je to krystal?
Krystaly jsou materiály, které se vyznačují velmi pravidelným a opakujícím se uspořádáním atomů nebo molekul. Právě tento uspořádaný vzor dělá krystaly tak výjimečnými! Atomy v krystalu jsou obvykle uspořádány do trojrozměrné mřížky, což krystalům dodává jejich charakteristický třpytivý vzhled.
Krystaly se tvoří z roztoků, což znamená, že chemické látky a molekuly, z nichž se skládají, jsou smíchány v kapalném stavu. Když se tyto molekuly pomalu ochlazují, začnou se uspořádávat do pravidelného řádu. Čím pomaleji molekuly chladnou, tím jsou krystaly větší a dokonalejší.
Fáze tvorby krystalů
-
Vytvoření jádra
Prvním krokem při tvorbě krystalu je vytvoření jádra. K tomu může dojít náhodně, ale krystaly se budou tvořit snáze, pokud jim na začátku poskytnete malý zárodek. Jádro může vzniknout z mnoha různých věcí, včetně prachových a ledových částic ve vzduchu, nebo dokonce z pouhého zrnka prachu na vašich prstech!
-
Krystalizace
Krystalizace označuje proces, při kterém se molekuly uspořádají tak, aby vytvořily krystal. K tomu dochází, když je jádro obklopeno roztokem obsahujícím správné molekuly. Molekuly roztoku se naváží na jádro a začnou tvořit krystal.
-
Růst krystalu
Jak krystal roste, usazuje se v jeho struktuře stále více molekul. Rychlost růstu je určována různými parametry, zejména teplotou a vlhkostí roztoku.
Různé typy krystalů podle krystalizačního procesu
Krystalizace vytváří mnoho různých typů krystalů s jedinečnými vlastnostmi! Tvar a vzor každého krystalu závisí na řadě faktorů, jako je například teplota v okamžiku jeho vzniku.
Existuje několik názvů pro tvary, které se v krystalech vyskytují, včetně následujících šesti hlavních tvarů:
Kubická: jedná se o nejběžnější tvar krystalu se šesti čtvercovými stěnami, které se stýkají v pravém úhlu
Oktaedrická: Tento tvar má osm trojúhelníkových stěn a je běžný u krystalů s vysokou symetrií
Triklinická: jedná se o nepravidelný krystal se třemi hlavními osami, což umožňuje existenci dvou různých tvarů současně!
Monoklinická: Tento krystal má pouze jednu osu symetrie. Obsahuje nerovné hrany, které se stýkají v úhlech jiných než 90 stupňů, a poznáte ho podle šikmých hran
Ortorombická: Tento krystal má tři osy symetrie a mezi nimi pravé úhly. Tvary jsou obdélníkové
Hexagonální : Jedná se o šestiúhelníkový krystal se dvěma osami symetrie procházejícími středem. Poznáte ho podle zakřivených hran.
Různé typy krystalů
Krystaly, které se vyskytují v přírodě
Krystaly nejsou vždy čisté, což ztěžuje určení jejich přesného složení. Zde je několik příkladů nejběžnějších minerálů, které se vyskytují v přírodě:
Fluorín (CaF₄) je minerál obsahující fluorid vápenatý a kyselinu fluorovodíkovou (HF). Dlouhou dobu se používal jako zdroj fluoru, který je klíčovou složkou zubních past a dalších výrobků.
Křemen (SiO₂) je nejběžnějším minerálem na Zemi a tvoří přibližně 12 % zemské kůry. Vyskytuje se v mnoha různých formách, včetně křemence a ametystu.
Kalcit (CaCO₃) je minerál, který se nejčastěji vyskytuje ve vápenci a mramoru. Je klíčovou složkou cementu a používá se k výrobě sádry.
Krystaly vypěstované v laboratoři
V laboratoři můžeme vytvářet krystaly jakéhokoli tvaru a velikosti tím, že řídíme podmínky, za kterých vznikají. To nám dává velkou flexibilitu v tom, co s těmito materiály můžeme dělat! Zde je několik běžných použití syntetických krystalů:
– polovodiče: jedná se o materiály používané v elektronických zařízeních k regulaci intenzity světla nebo k přenosu signálů.
– katalyzátory: jedná se o látky, které mění rychlost chemických reakcí, čímž je činí účinnějšími a levnějšími. Umožňují nám vytvářet nové materiály používané v široké škále aplikací, zejména ve farmaceutických výrobcích a automobilových motorech!
– Diamantové krystaly: díky své tvrdosti mohou být použity jako brusiva nebo řezné nástroje. Používají se také k výrobě vrtáků a hrotů některých jehel!
– skla: jedná se o materiály, které mohou vznikat procesem podobným krystalizaci, avšak při kterém se atomy nespojují do krystalů. Skla mají mnoho uplatnění, zejména jako okenní skla v budovách a automobilech, objektivy fotoaparátů a také optická vlákna, která umožňují získávat kvalitní obraz na internetu.
– polovodičové lasery: jedná se o zařízení obsahující polovodič, díky čemuž lze získat vysoce energetický laserový paprsek při nízké spotřebě energie! Tento typ laserů najdeme v přehrávačích CD nebo DVD, stejně jako ve skeneru čárových kódů v supermarketech, na čerpacích stanicích a na mnoha dalších místech!