Дълбоко под гейзерите и горещите извори на Йелоустоунската калдера
лежи магмена камера, произведена от гореща точка в мантията на Земята.
Докато магмата се движи към повърхността на Земята,
тя се кристализира и образува млади, горещи магмени скали.
Топлината от тези скали тласка подземните води към повърхността.
С охлаждането на водата, йоните се утаяват
под формата на минерални кристали,
включително кварцови кристали от силиций и кислород;
фелдшпат от калий, алуминий, силиций и кислород;
галенит от олово и сяра.
Много от тези кристали имат харакетерна форма -
като тази каскада от остър кварц, или тази купчина кубчета галенит.
Но какво ги кара да се развият в тези форми отново и отново?
Част от отговора се крие в техните атоми.
Атомите на всеки кристал са подредени в силно организиран, повтарящ се модел.
Този модел определя характеристиката на кристал,
и не се отнася само за минерали -
пясък, лед, захар, шоколад, керамика, метали, ДНК,
и дори някои течности имат кристални структури.
Нареждането на атомите на всяка кристална структура
попада в един от шест различни рода:
кубичен, тетрагонален, орторомбичен, моноклинен, триклинен и хексагонален.
При наличност на подходящите условия,
кристалите се развиват в геометрични форми,
които отразяват нареждането на техните атоми.
Например галенита,
който има кубична структура съставена от оловни и серни атоми.
Относително големите оловни атоми
са подредени в триизмерна решетка на 90 градуса един от друг,
докато относително малките серни атоми се нареждат удобно помежду им.
С растежа на кристала, места като тези привличат серни атоми,
докато оловото има тенденцията да се свързва с тези места.
Накрая те ще запълнят решетката от свързани атоми.
Това означава, че 90-градусовия модел на кристалната структура на галенита
се отразява във видимата форма на кристала.
Кварцът, междувременно, има хексагонална кристална структура.
Това означава, че на една равнина
атомите му са подредени в шестоъгълници.
В три измерения тези шестоъгълници са съставени от множество преплетени пирамиди
съставени от един силициев атом и четири кислородни атома.
Така че формата на кварцовия кристал
е шестстранна колона със заострени върхове.
В зависимост от условията на околната среда,
повечето кристали имат потенциала да образуват множество геометрични фигури.
Например, диамантите, които се образуват дълбоко в мантията на Земята,
имат кубична кристална структура и се развиват в кубчета или октаедри.
В коя точно форма израства диаманта
зависи от условията, в които расте,
включително налягане, температура, и химическата среда.
Въпреки, че не можем да следим директно условията за разтеж в мантията
някои лабораторни експерименти показват доказателства,
че диамантите са склонни да растат като кубове при по-ниски температури
и октаедри при по-високи температури.
Следи от вода, силиций, германий или магнезий
също може да въздействат върху формата на диаманта.
И диамантите никога не растат естествено във фигурите намерени в бижутата—
тези диаманти са били изрязани, за да покажат блясък и чистота.
Околната среда също може да повлияе дали кристалите изобщо се образуват.
Стъклото е направено от разтопен кварцов пясък,
но не е кристално.
Това е защото стъклото се охлажда сравнително бързо
и атомите нямат време да се подредят
в подредената структура на кварцов кристал.
Вместо това, случайното подреждане на атомите в стопеното стъкло
се заключва при охлаждане.
Много кристали не образуват геометрични форми,
защото растат в изключително близки среди с други кристали.
Камъните като гранит са пълни с кристали,
но нямат разпознаваеми форми.
Доакто магмата се охлажда и втвърдява,
много минерали се кристализират по едно и също време и бързо запълват мястото.
И някои кристали, като тюркоаз,
не се развиват в определена геометрична форма в повечето природни условия,
дори при дадено достатъчно пространство.
Атомната структура на всеки кристал има уникални свойства,
и докато тези свойства може да нямат връзка с човешките емоционални нужди,
те имат мощни приложения в материалознанието и медицината.