Wie entstehen Kristalle?

Neugierige Kinder ist eine Serie für Kinder jeden Alters.Wenn Sie eine Frage haben, die ein Experte beantworten soll, senden Sie sie an neugierigkidsus@theconversation.com.

---

Wie entstehen Kristalle?– Alyssa Marie, 5 Jahre, New Mexico

---

Wissenschaftlich gesehen bezieht sich der Begriff „Kristall“ auf jeden Feststoff, der eine hat geordnete chemische Struktur.Das bedeutet, dass seine Teile in einem präzise geordneten Muster angeordnet sind, wie Ziegelsteine ​​in einer Wand.Die „Steine“ können sein Würfel oder komplexere Formen.

Ich bin ein Geowissenschaftler und ein Lehrer, Deshalb verbringe ich viel Zeit damit, über Mineralien nachzudenken.Das sind feste Stoffe, die kommen natürlicherweise im Boden vor und kann nicht weiter in verschiedene Materialien zerlegt werden als ihre konstituierenden Atome.Gesteine ​​sind Mischungen verschiedener Mineralien. Alle Mineralien sind Kristalle, aber nicht alle Kristalle sind Mineralien.

Die meisten Steinläden verkaufen Mineralkristalle, die in der Natur vorkommen.Einer ist Pyrit, das als Narrengold bekannt ist weil es wie echtes Gold aussieht.Einige Geschäfte bieten auch auffällige, von Menschenhand hergestellte Kristalle an, z Wismut, ein natürliches Element, das beim Schmelzen und Abkühlen Kristalle bildet.

Warum und wie Kristalle entstehen

Kristalle wachsen, wenn gleichartige Moleküle einander nahe kommen und zusammenkleben, wodurch chemische Bindungen entstehen, die wie Klettverschlüsse zwischen Atomen wirken.Mineralkristalle können sich nicht einfach spontan bilden – sie brauchen besondere Bedingungen und a Keimbildungsort weiter wachsen.Eine Keimbildungsstelle kann eine raue Felskante oder ein Staubkorn sein, auf das ein Molekül trifft und an dem es haften bleibt, wodurch die Kristallisationskettenreaktion ausgelöst wird.

An oder nahe der Erdoberfläche sind viele Moleküle in Wasser gelöst, das durch oder über den Boden fließt.Wenn im Wasser genügend gleiche Moleküle vorhanden sind, trennen sie sich als Feststoffe vom Wasser – ein Vorgang, der Niederschlag genannt wird.Wenn sie eine Keimbildungsstelle haben, bleiben sie daran haften und beginnen, Kristalle zu bilden.

Steinsalz, was tatsächlich der Fall ist ein Mineral namens Halit, wächst so.Das gilt auch ein weiteres Mineral namens Travertin, der manchmal flache Felsvorsprünge in Höhlen und rund um heiße Quellen bildet, wo Wasser chemische Reaktionen zwischen dem Gestein und der Luft hervorruft.

Sie können „machen“Salzstalaktiten” zu Hause, indem man Salzkristalle an einer Schnur züchtet.In diesem Experiment ist die Saite der Ort der Keimbildung.Wenn Sie Bittersalz in Wasser auflösen, eine Schnur hineinlassen und es dann mehrere Tage lang stehen lassen, verdunstet das Wasser langsam und das Bittersalz bleibt zurück.Dabei fallen Salzkristalle aus dem Wasser aus und bilden Kristalle auf der Schnur.

An vielen Stellen der Erdkruste ist es heiß genug Steine, die zu Magma schmelzen.Wenn dieses Magma abkühlt, wachsen daraus Mineralkristalle, genau wie Wasser, das zu Eiswürfeln gefriert.Diese Mineralkristalle bilden sich bei viel höheren Temperaturen als Salz oder Travertin, die aus Wasser ausfallen.

Was Kristalle Wissenschaftlern sagen können

Geowissenschaftler können viel aus den verschiedenen Arten von Kristallen lernen.Beispielsweise kann das Vorhandensein bestimmter Mineralkristalle in Gesteinen Aufschluss über das Alter des Gesteins geben.Diese Datierungsmethode heißt Geochronologie – im wahrsten Sinne des Wortes das Alter von Materialien auf der Erde messen.

Einer der wertvollsten Mineralkristalle für Geochronologen ist Zirkon, das so langlebig ist, dass es im wahrsten Sinne des Wortes den Test der Zeit übersteht.Der älteste jemals gefundene Zirkone stammen aus Australien und sind etwa 4,3 Milliarden Jahre alt – fast genauso alt alt wie unser Planet selbst.Wissenschaftler nutzen die chemischen Veränderungen, die in Zirkonen während ihres Wachstums aufgezeichnet wurden, als zuverlässige „Uhr“. Finden Sie heraus, wie alt die Steine ​​sind, in denen sie sich befinden.

Einige Kristalle, darunter auch Zirkone, haben Wachstumsringe, wie z Ringe eines Baumes, die entstehen, wenn sich Schichten von Molekülen ansammeln, während das Mineral wächst.Diese Ringe können Wissenschaftlern alles Mögliche erzählen die Umgebung, in der sie wuchsen.Beispielsweise können Änderungen des Drucks, der Temperatur und der Zusammensetzung des Magmas zu Wachstumsringen führen.

Manchmal wachsen Mineralkristalle, wenn hoher Druck und hohe Temperaturen in der Erdkruste die Gesteine ​​in einem Prozess namens „Gestein“ von einem Typ zum anderen verändern Metamorphose.Dieser Prozess führt dazu, dass sich die Elemente und chemischen Bindungen im Gestein zu neuen Kristallstrukturen neu anordnen.Auf diese Weise wachsen viele spektakuläre Kristalle, darunter Granat, Kyanit Und Staurolith.

Erstaunliche Formen

Wenn ein Mineral aus Wasser ausfällt oder aus Magma kristallisiert, kann es umso größer werden, je mehr Platz es zum Wachsen hat.Es gibt eine Höhle in Mexiko voller riesiger Gipskristalle, von denen einige 40 Fuß (12 Meter) lang sind – so groß wie Telefonmasten.

Besonders auffällige Mineralkristalle sind auch als Schmucksteine ​​wertvoll, wenn sie in neue Formen geschliffen und poliert werden.Der höchste Preis, der jemals für einen Edelstein gezahlt wurde, betrug 71,2 Millionen US-Dollar CTF Pink Star Diamant, das 2017 versteigert und in weniger als fünf Minuten verkauft wurde.

---

Hallo, neugierige Kinder!Haben Sie eine Frage, die Ihnen ein Experte beantworten soll?Bitten Sie einen Erwachsenen, Ihre Frage an ihn zu senden CuriousKidsUS@theconversation.com.Bitte teilen Sie uns Ihren Namen, Ihr Alter und die Stadt mit, in der Sie leben.

Und da Neugier keine Altersgrenze kennt – Erwachsene, lassen Sie uns auch wissen, was Sie sich fragen.Wir werden nicht jede Frage beantworten können, aber wir werden unser Bestes geben.