Come si formano i cristalli?

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Come si formano i cristalli?– Alyssa Marie, 5 anni, Nuovo Messico

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Scientificamente parlando, il termine “cristallo” si riferisce a qualsiasi solido che abbia un struttura chimica ordinata.Ciò significa che le sue parti sono disposte secondo uno schema ordinato e preciso, come i mattoni in un muro.I “mattoni” possono esserlo cubi o forme più complesse.

Io sono uno scienziato della Terra e un insegnante, quindi passo molto tempo a pensare ai minerali.Queste sono sostanze solide che si trovano naturalmente nel terreno e non può essere ulteriormente suddiviso in materiali diversi da i loro atomi costituenti.Le rocce sono miscele di diversi minerali. Tutti i minerali sono cristalli, ma non tutti i cristalli sono minerali.

La maggior parte dei negozi di pietre vendono cristalli minerali presenti in natura.Uno lo è pirite, conosciuta come l’oro degli stolti perché sembra oro vero.Alcuni negozi presentano anche vistosi cristalli realizzati dall'uomo come bismuto, un elemento naturale che forma cristalli quando viene fuso e raffreddato.

Perché e come si formano i cristalli

I cristalli crescono quando molecole simili si avvicinano l'una all'altra e si uniscono, formando legami chimici che agiscono come il velcro tra gli atomi.I cristalli minerali non possono iniziare a formarsi spontaneamente: hanno bisogno di condizioni speciali e a sito di nucleazione per crescere.Un sito di nucleazione può essere un bordo ruvido di roccia o un granello di polvere su cui una molecola urta e su cui si attacca, dando inizio alla reazione a catena di cristallizzazione.

Sulla o in prossimità della superficie terrestre, molte molecole sono disciolte nell’acqua che scorre attraverso o sopra il terreno.Se nell’acqua ci sono abbastanza molecole simili, si separeranno dall’acqua come solidi – un processo chiamato precipitazione.Se hanno un sito di nucleazione, vi si attaccheranno e inizieranno a formare cristalli.

Salgemma, che in realtà lo è un minerale chiamato salgemma, cresce in questo modo.Lo stesso vale un altro minerale chiamato travertino, che a volte forma sporgenze piatte nelle grotte e attorno alle sorgenti termali, dove l'acqua provoca reazioni chimiche tra la roccia e l'aria.

Puoi fare “stalattiti saline” a casa facendo crescere cristalli di sale su un filo.In questo esperimento, la corda è il sito di nucleazione.Quando dissolvi i sali di Epsom in acqua e immergi un filo al suo interno, quindi lo lasci per diversi giorni, l'acqua evaporerà lentamente e lascerà dietro di sé i sali di Epsom.Quando ciò accade, i cristalli di sale precipitano fuori dall'acqua e crescono cristalli sul filo.

Molti posti nella crosta terrestre sono abbastanza caldi per rocce che si sciolgono in magma.Quando il magma si raffredda, da esso crescono cristalli minerali, proprio come l’acqua che si congela in cubetti di ghiaccio.Questi cristalli minerali si formano a temperature molto più elevate rispetto al sale o al travertino che precipitano fuori dall'acqua.

Cosa possono dire i cristalli agli scienziati

Gli scienziati della Terra possono imparare molto dai diversi tipi di cristalli.Ad esempio, la presenza di alcuni cristalli minerali nelle rocce può rivelarne l’età.Questo metodo di datazione si chiama geocronologia – letteralmente, misurare l’età dei materiali della Terra.

Uno dei cristalli minerali più apprezzati dai geocronologi è zircone, che è così durevole che resiste letteralmente alla prova del tempo.IL gli zirconi più antichi mai ritrovati provengono dall'Australia e hanno circa 4,3 miliardi di anni – quasi quanto vecchio quanto il nostro pianeta stesso.Gli scienziati utilizzano i cambiamenti chimici registrati all’interno degli zirconi durante la loro crescita come un “orologio” affidabile capire quanti anni hanno le rocce che li contengono.

Alcuni cristalli, compresi gli zirconi, hanno anelli di crescita, come il anelli di un albero, che si formano quando strati di molecole si accumulano man mano che il minerale cresce.Questi anelli possono dire agli scienziati ogni genere di cose l'ambiente in cui sono cresciuti.Ad esempio, i cambiamenti nella pressione, nella temperatura e nella composizione del magma possono tutti provocare anelli di crescita.

A volte i cristalli minerali crescono quando l’alta pressione e la temperatura all’interno della crosta terrestre cambiano le rocce da un tipo all’altro in un processo chiamato metamorfismo.Questo processo fa sì che gli elementi e i legami chimici nella roccia si riorganizzino in nuove strutture cristalline.Molti cristalli spettacolari crescono in questo modo, incluso granato, cianite E staurolite.

Forme sorprendenti

Quando un minerale precipita dall'acqua o cristallizza dal magma, più spazio ha per crescere, più grande può diventare.C'è un grotta in Messico piena di giganteschi cristalli di gesso, alcuni dei quali sono lunghi 40 piedi (12 metri), la dimensione dei pali del telefono.

Cristalli minerali particolarmente vistosi sono preziosi anche come pietre preziose per gioielli una volta tagliati in nuove forme e lucidati.Il prezzo più alto mai pagato per una pietra preziosa è stato di 71,2 milioni di dollari Diamante CTF stella rosa, andato all'asta nel 2017 e venduto in meno di cinque minuti.

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