Mikä on kide?
Kiteet ovat aineita, joiden atomit tai molekyylit ovat järjestyneet hyvin säännöllisesti ja toistuvasti. Juuri tämä järjestäytynyt rakenne tekee kiteistä niin erityisiä! Kiteen atomit ovat yleensä järjestyneet kolmiulotteiseen verkkoon, mikä antaa kiteille niiden tyypillisen kimaltelevan ulkonäön.
Kiteet muodostuvat liuoksista, mikä tarkoittaa, että niitä muodostavat kemikaalit ja molekyylit sekoitetaan nestemäisessä muodossa. Kun näitä molekyylejä jäähdytetään hitaasti, ne alkavat järjestyä säännöllisesti. Mitä hitaammin molekyylit jäähtyvät, sitä suurempia ja täydellisempiä kiteet ovat.
Kiteiden muodostumisen vaiheet
-
Ytimen muodostuminen
Ensimmäinen vaihe kiteen muodostumisessa on ytimen muodostuminen. Tämä voi tapahtua sattumanvaraisesti, mutta kiteet muodostuvat helpommin, jos annat niille pienen alkupisteen. Ydin voi muodostua monista eri asioista, kuten ilmassa olevista pöly- ja jäähiukkasista tai jopa yksinkertaisesta pölyhiukkasesta sormillasi!
-
Kiteytys
Kiteytys tarkoittaa prosessia, jossa molekyylit järjestyvät muodostaen kiteen. Tämä tapahtuu, kun ydin on ympäröity liuoksella, joka sisältää oikeat molekyylit. Liuoksen molekyylit kiinnittyvät ytimeen ja alkavat muodostaa kiteen.
-
Kiteen kasvu
Kun kide kasvaa, sen rakenteeseen kerrostuu yhä enemmän molekyylejä. Kasvunopeus määräytyy useiden tekijöiden, kuten liuoksen lämpötilan ja kosteuden, perusteella.
Erilaiset kristallityypit kiteytymisprosessin mukaan
Kiteytys tuottaa monia erilaisia kiteitä, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet! Kunkin kiteen muoto ja kuvio riippuvat useista tekijöistä, kuten muodostumishetken lämpötilasta.
Kiteissä esiintyville muodoille on useita nimiä, joista alla on esitetty kuusi päämuotoa:
Kubinen: tämä on yleisin kiteen muoto, jossa kuusi neliönmuotoista sivua kohtaavat suorassa kulmassa
Oktaedrinen: Tässä muodossa on kahdeksan kolmiomaisia pintoja, ja se on yleinen muoto korkean symmetrian kiteissä
Trikliininen: tämä on epäsäännöllinen kide, jossa on kolme pääakselia, minkä ansiosta sillä voi olla kaksi erilaista muotoa samanaikaisesti!
Monokliininen: Tällä kiteellä on vain yksi symmetria-akseli. Siinä on eripituisia sivuja, jotka kohtaavat muissa kuin 90 asteen kulmissa, ja se tunnistetaan vinoista sivuistaan
Ortorombinen: Tällä kiteellä on kolme symmetria-akselia, joiden väliset kulmat ovat suorat. Muodot ovat suorakulmaisia
Heksagonaalinen : Tämä on kuusisivuinen kide, jossa on kaksi symmetria-akselia, jotka kulkevat keskipisteen läpi. Sen tunnistaa kaarevista reunoistaan.
Erilaiset kristallityypit
Luonnossa esiintyvät kiteet
Kiteet eivät aina ole puhtaita, mikä vaikeuttaa niiden tarkan koostumuksen määrittämistä. Seuraavassa on muutamia esimerkkejä luonnossa yleisimmin esiintyvistä mineraaleista:
Fluoriini (CaF₄) on mineraali, joka sisältää kalsiumfluoridia ja fluorivetyhappoa (HF). Sitä on pitkään käytetty fluorin lähteenä, joka on hammastahnan ja muiden tuotteiden keskeinen ainesosa.
Kvartsi (SiO₂) on maapallon yleisin mineraali, joka muodostaa noin 12 % maankuoresta. Sitä esiintyy monissa eri muodoissa, kuten kvartsiitissa ja ametistissa.
Kalsiitti (CaCO₃) on mineraali, jota esiintyy useimmiten kalkkikivessä ja marmorissa. Se on sementin keskeinen ainesosa, ja sitä käytetään kipsin valmistuksessa.
Laboratoriossa kasvatetut kiteet
Laboratoriossa voimme luoda minkä tahansa muotoisia ja kokoisia kiteitä säätelemällä niiden muodostumisolosuhteita. Tämä antaa meille suurta joustavuutta siinä, mitä voimme tehdä näillä materiaaleilla! Tässä on muutamia synteettisten kiteiden yleisiä käyttökohteita:
– puolijohteet: näitä materiaaleja käytetään elektroniikkalaitteissa valon voimakkuuden säätämiseen tai signaalien siirtämiseen.
– katalyytit: nämä ovat aineita, jotka muuttavat kemiallisten reaktioiden nopeutta, jolloin ne tehostuvat ja tulevat edullisemmiksi. Niiden avulla voimme luoda uusia materiaaleja, joita käytetään monenlaisissa sovelluksissa, kuten lääkkeissä ja autojen moottoreissa !
– Timanttikiteet: niitä voidaan käyttää hioma-aineina tai leikkausvälineinä niiden kovuuden ansiosta. Niitä käytetään myös porien ja joidenkin neulojen kärkien valmistukseen!
– lasit: nämä ovat materiaaleja, jotka voidaan muodostaa kiteytymistä muistuttavalla prosessilla, mutta jossa atomit eivät järjestäydy kiteiksi. Lasilla on lukuisia käyttökohteita, kuten rakennusten ja autojen ikkunat, kameran linssit sekä optiset kuidut, joiden avulla internetissä voidaan saada laadukkaita kuvia.
– puolijohdelaserit: nämä laitteet sisältävät puolijohteen, jonka avulla voidaan tuottaa korkeaenerginen ja vähän energiaa kuluttava lasersäde! Tämän tyyppisiä lasereita löytyy CD- ja DVD-soittimista sekä viivakoodilukijoista supermarketeissa, huoltoasemilla ja monissa muissa paikoissa!