Как образуются кристаллы?

Любопытные дети сериал для детей всех возрастов.Если у вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта, отправьте его по адресу любопытныйkidsus@theconversation.com.

---

Как образуются кристаллы?– Алисса Мари, 5 лет, Нью-Мексико

---

С научной точки зрения термин «кристалл» относится к любому твердому телу, имеющему упорядоченная химическая структура.Это означает, что его части расположены точно упорядоченно, как кирпичи в стене.«Кирпичики» могут быть кубики или более сложные формы.

Я учёный-землевед и учитель, поэтому я провожу много времени, думая о минералах.Это твердые вещества, которые встречаются в природе в земле и не могут быть далее разбиты на другие материалы, кроме составляющие их атомы.Горные породы представляют собой смесь различных минералов. Все минералы являются кристаллами, но не все кристаллы являются минералами.

Большинство магазинов камней продают минеральные кристаллы, встречающиеся в природе.Один из них пирит, известный как золото дураков потому что оно похоже на настоящее золото.В некоторых магазинах также представлены эффектные кристаллы, сделанные руками человека, такие как висмут, природный элемент, образующий кристаллы при плавлении и охлаждении.

Почему и как образуются кристаллы

Кристаллы растут, когда похожие молекулы приближаются друг к другу и слипаются, образуя химические связи, действующие как липучка между атомами.Минеральные кристаллы не могут начать самопроизвольно формироваться – им нужны особые условия и место зародышеобразования расти дальше.Местом зародышеобразования может быть неровный край камня или пылинка, на которую натыкается молекула и прилипает к ней, запуская цепную реакцию кристаллизации.

На поверхности Земли или вблизи нее многие молекулы растворены в воде, которая течет через землю или над ней.Если в воде достаточно одинаковых молекул, они отделятся от воды в виде твердых веществ – этот процесс называется осаждением.Если у них есть место зарождения, они прилипнут к нему и начнут образовывать кристаллы.

Каменная соль, которая на самом деле минерал под названием галит, растет таким образом.Как и еще один минерал под названием травертин, который иногда образует плоские уступы в пещерах и вокруг горячих источников, где вода вызывает химические реакции между породой и воздухом.

Вы можете сделать «соляные сталактитыдома, выращивая кристаллы соли на нитке.В этом эксперименте струна является местом зарождения.Если вы растворите английскую соль в воде и опустите в нее веревку, а затем оставите ее на несколько дней, вода будет медленно испаряться, оставляя после себя английскую соль.При этом кристаллы соли выпадают в осадок из воды и растут на веревке.

Во многих местах земной коры достаточно жарко для камни плавятся в магму.Когда магма остывает, из нее вырастают минеральные кристаллы, подобно тому, как вода замерзает в кубики льда.Эти минеральные кристаллы образуются при гораздо более высоких температурах, чем соль или травертин, осаждающиеся из воды.

О чем кристаллы могут рассказать ученым

Ученые Земли могут многому научиться, изучая различные типы кристаллов.Например, наличие определенных минеральных кристаллов в горных породах может определить их возраст.Этот метод датирования называется геохронология – буквально, измеряя возраст материалов Земли.

Одним из наиболее ценных минеральных кристаллов для геохронологов является циркон, который настолько прочен, что буквально выдерживает испытание временем.А самые старые цирконы, когда-либо найденные родом из Австралии и им около 4,3 миллиарда лет – почти столько же стар, как сама наша планета.Ученые используют химические изменения, зафиксированные в цирконах по мере их роста, как надежные «часы» для выяснить, сколько лет камням, содержащим их.

Некоторые кристаллы, в том числе цирконы, имеют годичные кольца, например кольца дерева, которые образуются, когда слои молекул накапливаются по мере роста минерала.Эти кольца могут рассказать ученым многое о среда, в которой они росли.Например, изменения давления, температуры и состава магмы могут привести к образованию годовых колец.

Иногда минеральные кристаллы растут, когда высокое давление и температура в земной коре меняют горные породы из одного типа в другой в процессе, называемом метаморфизм.Этот процесс заставляет элементы и химические связи в породе перестраиваться в новые кристаллические структуры.Таким образом вырастает множество впечатляющих кристаллов, в том числе гранат, кианит и ставролит.

Удивительные формы

Когда минерал выпадает в осадок из воды или кристаллизуется из магмы, чем больше места ему нужно для роста, тем больше он может стать.Существует Пещера в Мексике, полная гигантских кристаллов гипса, некоторые из которых имеют длину 40 футов (12 метров) — размер телефонных столбов.

Особенно эффектные минеральные кристаллы также ценны в качестве драгоценных камней для ювелирных изделий, если им придать новую форму и отполировать.Самая высокая цена, когда-либо заплаченная за драгоценный камень, составила 71,2 миллиона долларов. CTF Розовая звезда с бриллиантом, который был выставлен на аукцион в 2017 году и продан менее чем за пять минут.

---

Здравствуйте, любознательные дети!У вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта?Попросите взрослого отправить ваш вопрос по адресу CuriousKidsUS@theconversation.com.Пожалуйста, сообщите нам свое имя, возраст и город, в котором вы живете.

А поскольку любопытство не имеет возрастных ограничений – взрослые, дайте нам знать, что вам тоже интересно.Мы не сможем ответить на все вопросы, но сделаем все возможное.