גבישים.

סדר שרואים בעין

פזרו מעט מלח בישול על נייר כהה והסתכלו מקרוב, עם זכוכית מגדלת אם יש לכם. רוב הגרגרים הם קוביות קטנות עם פאות שטוחות ופינות חדות. אף אחד לא חתך אותם כך. לפתיתי שלג יש שש זרועות, קוורץ גדל כעמודים בעלי שש פאות וקצוות מחודדים, וגאודה שנבקעה מרופדת בחודים נוצצים. גביש הוא מוצק שצורתו באה מבפנים: האטומים שלו מסודרים בתבנית שחוזרת על עצמה, זהה לגמרי, בכל כיוון.

קופסה קטנה אחת, שוב ושוב

בחרו אטומים תחת התקרבות לאטומים. במלח, יוני נתרן ויוני כלוריד מתחלפים לסירוגין לאורך כל שורה, כל עמודה וכל שכבה: כל יון נתרן מוקף בשישה יוני כלוריד, וכל יון כלוריד בשישה יוני נתרן. הגוש הקטן ביותר שבונה את הגביש כולו כשהוא מועתק שוב ושוב נקרא תא יחידה. במלח זו קובייה שאורך כל צלע שלה 0.564 ננומטר, ולכן גרגר שרוחבו מילימטר אחד הוא ברוחב של כמעט שני מיליון תאים.

צורת התא ניכרת בצורת הגביש. התא של המלח הוא קובייה, והפאות השטוחות של גרגר הן מישורים של יונים שמונחים בדיוק לאורך הקובייה הזאת. קרח בנוי ממולקולות מים שקשרי מימן מחברים אותן לטבעות משושות מקומטות, ולכן לכל פתית שלג יש סימטריה משושה. הקוורץ מלפף את אטומי הצורן והחמצן שלו בספירלות סביב צירים מסדר שלוש, וגדל כעמודים בעלי שש פאות.

הפעילו את הצגת תא היחידה והשוו את התא המסומן של מלח, קרח וקוורץ לצורת הגבישים שלהם.

גרעינים וגדילה

גביש מתחיל כגרעין: כמה אטומים שבמקרה מתיישבים בסידור הנכון. מתחת לנקודת הקיפאון שלו נוזל מוכן להתגבש, אבל גרעין קטן מדי פשוט מתפרק שוב. ככל שהנוזל מתקרר יותר מתחת לנקודת הקיפאון שלו, גם גרעין קטן יותר יכול לשרוד, וגרעינים חדשים מופיעים מהר יותר. בינתיים כל גרעין ששורד גדל, ומוסיף לפאות שלו שכבה אחר שכבה של אטומים.

גודל הגבישים בסוף תלוי בשאלה מי מנצח. קררו חומר מותך לאט, ולגרעינים הראשונים יש זמן לגדול דרך כל הנוזל לפני שמופיעים רבים נוספים: מעט גבישים גדולים. קררו אותו מהר, והנוזל צונח הרבה מתחת לנקודת הקיפאון שלו כשהוא עדיין ברובו נוזל, גרעינים מופיעים בכל מקום בבת אחת, והם דוחקים זה את זה לפני שאחד מהם מספיק לגדול.

נסו: הזיזו את קצב ההתקררות מ־1 עד 100 וספרו את הגבישים. אותה כמות של חומר מסתיימת בכמה גבישים גדולים או בהמון גבישים קטנים.

חזרה לניסוי ↑

גבישים בכל מקום

הסלעים שומרים את התיעוד הזה. גרניט התקרר עמוק מתחת לפני הקרקע במשך אלפי שנים ואף יותר, והגבישים שלו גדולים מספיק כדי לראות אותם. בזלת היא לבה שהתקררה על פני השטח בתוך ימים עד שנים; הגבישים שלה ברובם קטנים מכדי להבחין בהם. אובסידיאן התקרר מהר כל כך שכמעט לא נוצרו בו גבישים בכלל: הוא זכוכית. גאודות מתמלאות לאט ממים עשירים במינרלים, ולכן לקוורץ שבהן יש זמן לגדול לחודים ארוכים. גם מתכות הן גבישים. קורת פלדה או חוט נחושת הם פסיפס של גרגרי גביש זעירים, ועובדי מתכת שולטים בגודלם לפי המהירות שבה המתכת מתקררת.

מה המודל הזה משאיר בחוץ

הגבישים כאן גדלים על סלע שטוח, והגדלים שלהם באים מחישוב פשוט של התגרענות וגדילה, שנאמן למגמה, לא לזמנים או לטמפרטורות אמיתיים. גרגרים אמיתיים ממלאים את המרחב ונפגשים לאורך גבולות לא סדירים, ולא כקוביות ועמודים מושלמים. מלח מתגבש בדרך כלל כשמים מתאדים, ולא כשחומר מותך מתקרר, אבל אותה תחרות בין גרעינים חדשים לגבישים שגדלים קובעת גם את הגודל שלו. בקרח אמיתי אטומי המימן מסודרים באקראי, בסידור שעדיין מציית לאותם כללים, ולא בתבנית האחת והמסודרת שמצוירת כאן.