Cristalizarea este formarea de cristale care rezultă atunci când un solid precipită dintr-o soluție lichidă sau, rar, direct dintr-un gaz. Termenul este folosit pentru a descrie acest proces în natură, precum și atunci când are loc într-un cadru de laborator sau industrial. Compușii minerali și organici și chiar apa pot fi cristalizați. Cele mai multe cristale sunt un fel de compus, dar sunt posibile cristale de elemente pure. Prin acest proces se formează fulgi de zăpadă, sare și unele pietre prețioase.
Cristalele se formează atunci când concentrația unei substanțe dizolvate atinge un maxim, o condiție numită suprasaturație. Răcirea sau evaporarea soluției va declanșa apoi procesul de cristalizare. O reducere a temperaturii poate declanșa formarea de cristale, deoarece capacitatea unei soluții de a reține o substanță dizolvată depinde parțial de temperatură. Pe măsură ce temperatura scade, la fel și solubilitatea. Evaporarea crește concentrația de dizolvat în soluție, declanșând cristalizarea.
Prima etapă în formarea oricărui cristal se numește nucleare. Nuclearea este combinația a două sau mai multe molecule de substanță dizolvată. Aceste molecule vor atrage mai multe molecule, care se vor lega de cristalele originale într-un model regulat. Această structură a acestui model, sau matrice, depinde de proprietățile moleculare ale substanței care se cristalizează, dar va continua să se propagă într-un mod regulat pe măsură ce se adaugă mai multe molecule. Acest proces poate continua chiar și după ce concentrația de solut dizolvat scade sub punctul de suprasaturare, deoarece cristalul va continua să adauge mai multe molecule la matricea sa.
Cel mai cunoscut proces de cristalizare este formarea de cristale de apă în atmosferă. Acest lucru se întâmplă în întreaga lume, în mod continuu, pe măsură ce aerul care conține vapori de apă este răcit. apa se cristalizează în gheață, iar pe măsură ce cristalele de apă cresc, ele formează fulgi de zăpadă.
De asemenea, cristalizarea poate avea loc foarte lent. Formarea stalactitelor în peșteri este o formă de formare a cristalelor care are loc de-a lungul mai multor secole sau chiar milioane de ani. Pe măsură ce apa care conține mineralele dizolvate curge pe suprafața stalactitei, moleculele acestor minerale se leagă de alte molecule, adăugându-se foarte treptat la stalactită.
Popoarele antice din întreaga lume au obținut sare prin formarea de cristale de sare din evaporarea apei de mare. Această practică este încă folosită astăzi ca o modalitate ieftină și eficientă de a obține sare. Cristalele de sare sunt extrase în unele zone ale lumii din depozite imense, uneori groase de mii de metri, care rămân din evaporarea mărilor preistorice.
Alte cristale sunt foarte căutate și extrase pentru valoarea lor ca pietre prețioase. Deși nu toate pietrele prețioase sunt cristale, multe sunt formate adânc în pământ pe o perioadă de mii sau milioane de ani. Multe tipuri de cristale sunt create artificial de om, dar toate aceste procese se bazează pe aceleași principii chimice prin care se formează cristalele naturale. Multe alimente, minerale și materiale industriale sunt produse prin cristalizare.