地殼中含量最多的兩種元素為 氧和矽,氧便佔了49.5%,矽佔了25.7%,
水晶的英文Rock-crystal,是來自於希臘語文 Krystallos “潔淨的冰”。
水晶最主要元素是二氧化矽 (SiO2),即是石英 (Quartz)。
而玻璃的主要元素也是二氧化矽 (SiO2),
兩者的主要元素都一樣,為什麼卻又是完全不一樣的物質呢?
最廣為人知的鑽石與石墨都是由碳原子組成,卻也是完全不同物質,
主要在於原子組成,在於排列方式的不同,決定了他們性質的差異性。
這就是今天要來介紹的 結晶 Crystallization
物質基本上分成三種狀態:[氣態]、[液態]與[固態]。
固態的物質稱為「固體」,又可依其組成的原子或分子的排列狀態,
分成「結晶」與「非結晶」,和介於晶體和非晶體間的「準晶」。
結晶材料-的組成分子、原子的排列具有一定的規律性,
非結晶材料-則欠缺此種規律性。
固體的結晶(Crystallization)
在自然界中的固體材料要「整塊」形成結晶排列是極不容易的,原子排列都是在非常特殊的條件下才會存在(不然鑽石就不會那麼稀有而珍貴了),在一般的情況下不可能整塊材料形成結晶,而是以其他方式存在,
固體材料真實的原子排列情形可以分成單晶(Single crystal)、
多晶(Polycrystal)、非晶(Amorphous)三種。
單晶(Single crystal)
如果整塊固體材料都形成結晶,則稱為「單晶(Single crystal)」。
如<圖Single crystal>所示,圖中可以看出整塊固體中的每一個原子都排列得很整齊。
在自然界中的固體材料要「整塊」形成結晶極為困難,因此碳在自然的情況下都是石墨而非鑽石,只有埋藏在很深的地底(高溫),並且受到地殼擠壓(高壓)的嚴苛條件下才會形成鑽石結構,要滿足這些條件的機率不高,因此大自然的鑽石產量很少價格昂貴。如果要以人造的方式對碳固體施加高溫高壓,使碳原子排列成鑽石結構結晶,則可以生長出品質較差的鑽石,這種技術首先由蘇聯發明,故稱為「蘇聯鑽」,過去鑽石是目前地球上已知硬度最高的物質,但現今發現新的固態碳結構型態為(石墨烯和Q-carbon),
一般我們常聽到的「寶石(Stone)」或「水晶(Crystal)」指的就是”單晶”,由於不同原子排列而成的單晶會有不同的顏色,因此通常會以其顏色來命名,例如:「藍寶石(Sapphire)」為氧化鋁的單晶,「石英(Quartz)」為二氧化矽的單晶等。
在科技產業的應用上,常常使用人工成長的矽晶圓(矽單晶)或砷化鎵晶圓(砷化鎵單晶)來製作產品,主要是因為單晶固體的原子排列得很整齊,因此電子在流過單晶固體時比較容易,即導電性較好,使得元件的運算速度較快,就好像操場上的學生們(原子)排列得很整齊時,老師(電子)要由司令臺走到操場後面比較容易一樣。此外,單晶固體的硬度高、品質好,具有所有固體材料的優點,唯一的缺點就是製作不易,價格極高。
多晶(Poly crystal)
如果整塊固體材料的「局部區域(大約數百奈米)」形成結晶,則稱為「多晶(Poly crystal)」。
如<圖Poly crystal>所示,這些「局部區域」的大小約在數百奈米(nm)左右,而且不同的區域之間原子排列的方向不同,會形成「晶界(Grain boundary)」,但是整塊固體材料的原子排列看起來其實是有點混亂的。
在科技產業的應用上,多晶的半導體材料由於導電性較差,因此較少使用,除非是萬不得已,實在是做不出單晶或是使用單晶製作太昂貴時才會使用。
非晶(Amorphous)
如果整塊固體材料都沒有形成結晶,則稱為「非晶(Amorphous)」。
如<Amorphous>所示,由圖中可以看出整塊固體中的原子都排列得沒有任何規則,即所有的原子都排列得很混亂。
在科技產業的應用上,非晶材料由於導電性較差,因此較少使用。但是固體材料有許多是以非晶的形式存在,例如:玻璃、塑膠或最近有公司開發出一種非晶的金屬材料稱為「液態金屬」或「金屬玻璃」都是屬於非晶固體。
相同的元素依據原子的排列就形成了完全不同的物質了,
而整個轉變的過程就是結晶化,
聽起來感覺蠻容易的改變排列就好了嗎??,
但原子排列都是在非常特殊的條件下才會存在,
對於天然的情況下產生又更加難上加難了,
水晶的生長環境,多是在地底下、巖洞中,需要有豐富的地下水來源,地下水又多含有飽和的二氧化矽,同時裡面的壓力約需在大氣壓力下的二倍至三倍左右,溫度則需在550-600℃間,再給予適當時間,水晶就會依著六方晶系(HexagonalSystem)的自然法則,而結晶成柱狀的水晶。自然界中,因為原料、水質、溫度、壓力等等的條件一直在變化當中,很難得達到理想狀況,通常都需要數萬倍、或是數百萬倍的時間,才能達到相同的成長。這也是為什麼「地質年齡」動輒以「百萬年」為計算基數,也是「天然水晶」之所以珍貴之處。
猜猜看,長成一塊天然水晶大概需要多久時間?十年?百年呢?
水晶自然結晶過程其實需要數千年,甚至到數千萬年才能凝聚成為水晶,真的好久好久,經過百千萬年才會變成像我們現在所看到的這個樣子。他們是伴隨著地球的進化而成長的。原來地殼中的「矽」和「水」在高溫和高壓下,逐漸形成結晶,經過漫長的時間才長成大的晶體,而其中精品水晶又更是在其中少之又少,所以真的得來不易。

相同的元素在接受大自然環境的孕育與時間的凝聚使其結晶化的過程,就好比接受了無數淬鍊才能誕生出這麼美麗的水晶礦物,結晶的型態結構和精純度也直接影響到所展現出的物質和能量的不同特性,像是半導體應用的導電性,或是神祕學中探討的水晶能量,水晶在自然及宇宙的展現形態也是息息相關,如同一些神祕學的教導中將人們的學習成長比喻成水晶的成長一般,好比人從誕生後接受種種環境及時間的不斷淬鍊,最終將展現出每個人所蘊含的所有可能性。
內容如果有誤,如有須修正的地方還請提醒一下了,謝謝~

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下面是一些晶體型態的介紹也可參考看看,還沒有時間找圖片,有機會再介紹,有興趣的人可以先參考看看。
晶礦的單體形態
指礦物晶體在三度空間中,各個方向相對發育的比例不同,所產生的各種晶體型式。根據礦物的結晶習性(又稱為晶僻Habit),大致可歸納出三種常見的單體形態:(1)單向延伸晶體:單晶在三度空間中沿著一個方向的生長特別發達,如呈柱狀的電氣石、針狀的金紅石等。(2)二向延伸晶體:單晶在三度空間中,沿著兩個方向生長發達,如片狀的雲母、厚板狀的重晶石。(3)三向等長晶體:單晶沿著三個方向的生長速率大致相等,如粒狀的石榴子石、呈正方體的黃鐵礦和方鉛礦等。
晶礦的雙晶形態
雙晶是兩個以上的同種晶體,依一定的規則連生,其中一個個體與另一個個體呈鏡像關係,或者是其中一個個體旋轉180度後,可與另一個個體重合或處於平行的方位,依其產狀一般可分為接觸雙晶和貫穿雙晶兩種。接觸雙晶是兩個單晶個體以簡單的平面接觸方式所構成,例如石膏的燕尾雙晶和金紅石的膝狀雙晶。另一種接觸雙晶的型式是由多個片狀個體以規律的方式連生,其接合面相互平行,稱之為聚片雙晶(Twin lamella)。拉長石(Labradorite)就是具有聚片雙晶結構,所以當轉動晶體時,顏色會隨著光線入射角的改變而從藍到綠到黃的變化,閃閃動人。而貫穿雙晶是由兩個單晶個體相互穿插而成,常見的有正長石的卡斯巴雙晶和十字石的十字雙晶。此外,霰石還常出現三個晶體連生的奇特現象。
晶礦的集合體形態
事實上,在自然界中多數礦物是以集合體的方式出現,礦物集合體指的是由同種礦物以許多個體聚集在一起,因聚集的方式複雜且多變,往往建構出精彩絕倫的礦物形態。就顯晶集合體而言,常見的有粒狀、球狀、片狀、板狀、柱狀、針狀、簇狀、纖維狀、放射狀等。而隱晶集合體則呈現出葡萄狀、腎狀、鐘乳狀、鮞狀、豆狀、樹枝狀或結核狀等形態。
參考資料:
market.cloud.edu.tw
www.suncrystal88.com
nmart.pixnet.net
juang.bst.ntu.edu.tw
www.hightech.tw
www.hightech.tw
digimuse.nmns.edu.tw
zh-tw.facebook.com
www.hk8k.com
forum.gamer.com.tw
scitechvista.most.gov.tw
www.doitpoms.ac.uk
等......