Nas profundezas dos gêiseres e das fontes termais
da Caldeira de Yellowstone,
encontra-se uma câmara magmática
produzida por um ponto quente no manto terrestre.
Conforme o magma se move em direção à superfície da Terra,
ele se cristaliza, formando rochas ígneas novas e quentes.
O calor dessas rochas leva os lençóis de água à superfície.
À medida que a água esfria,
íons se lançam para fora como cristais minerais,
que incluem cristais de quartzo, a partir de silício e oxigênio;
feldspato, a partir de potássio, alumínio, silício e oxigênio;
galena, a partir de chumbo e enxofre.
Muitos desses cristais têm formas características.
Considere esta cascata de quartzo pontiagudo
ou esta pilha de cubos de galena.
Mas o que faz com que eles desenvolvam essa forma muitas vezes?
Parte da resposta está em seus átomos.
Os átomos de cada cristal
estão dispostos em um padrão repetitivo altamente organizado.
Esse padrão é a característica que define um cristal
e não está restrito a minerais.
Areia, gelo, açúcar, chocolate, cerâmica, metais, DNA
e até mesmo alguns líquidos têm estruturas cristalinas.
A disposição dos átomos de cada material cristalino
é classificada como uma de seis famílias diferentes:
cúbica, tetragonal, ortorrômbica,
monoclínica, triclínica e hexagonal.
Dadas as condições apropriadas,
os cristais terão formas geométricas
que refletem a disposição de seus átomos.
Considere a galena,
que tem uma estrutura cúbica composta por átomos de chumbo e enxofre.
Os átomos de chumbo relativamente grandes
são dispostos em uma grade tridimensional de 90 graus um do outro,
enquanto os átomos de enxofre relativamente pequenos
se encaixam perfeitamente entre eles.
À medida que o cristal cresce,
locais como esses atraem átomos de enxofre,
enquanto o chumbo tenderá a se ligar a esses lugares.
Por fim, eles completarão a grade de átomos ligados.
Isso significa que o padrão de grade de 90 graus
da estrutura cristalina da galena
é refletido na forma visível do cristal.
O quartzo, entretanto, tem uma estrutura cristalina hexagonal.
Isso significa que, em um plano, seus átomos estão dispostos em hexágonos.
Em três dimensões,
esses hexágonos são compostos por muitas pirâmides interligadas,
formadas por um átomo de silício e quatro átomos de oxigênio.
Assim, a forma característica de um cristal de quartzo
é uma coluna de seis lados com extremidades pontiagudas.
Dependendo das condições ambientais,
a maioria dos cristais tem o potencial de criar múltiplas formas geométricas.
Por exemplo, os diamantes, que se formam no fundo do manto terrestre,
têm uma estrutura cristalina cúbica e podem se tornar cubos ou octaedros.
A forma de um diamante específico
depende das condições em que ele cresce,
que incluem pressão, temperatura e ambiente químico.
Embora não possamos observar diretamente as condições de crescimento no manto,
experimentos de laboratório mostraram algumas evidências
de que os diamantes tendem a se tornar cubos, em temperaturas mais baixas,
e octaedros, em temperaturas mais altas.
Vestígios de água, silício, germânio ou magnésio
também podem influenciar a forma de um diamante.
Os diamantes nunca têm naturalmente a forma encontrada nas jóias.
Esses diamantes foram lapidados para exibir o brilho e a transparência.
As condições ambientais também podem influenciar a formação de cristais.
O vidro é feito de areia de quartzo derretido,
mas não é cristalino.
Isso porque o vidro esfria com relativa rapidez,
e os átomos não têm tempo de se organizar
na estrutura ordenada de um cristal de quartzo.
Em vez disso, a disposição aleatória dos átomos no vidro derretido
é bloqueada no resfriamento.
Muitos cristais não constituem formas geométricas
porque crescem em quartos muito próximos com outros cristais.
Rochas, como o granito, estão cheias de cristais,
mas nenhuma tem formas reconhecíveis.
Quando o magma esfria e solidifica,
muitos minerais dentro dele se cristalizam ao mesmo tempo
e ficam rapidamente sem espaço.
Certos cristais, como a turquesa,
não desenvolvem qualquer forma geométrica discernível
na maioria das condições ambientais,
mesmo com espaço adequado.
A estrutura atômica de cada cristal tem propriedades únicas
e, embora essas propriedades
possam não ter qualquer relevância às necessidades emocionais humanas,
elas têm aplicações poderosas na medicina e na ciência de materiais.