Kristalleşme, atomların sıkıca bağlanmış veya bağlı gruplar oluşturmak için bir araya gelme şeklidir. Bir katıyı bir sıvıdan veya bazen bir gazdan ayırır. Kristalleşme bir eriyikten veya bir çözeltiden olabilir ve doğal veya yapay olabilir. Daha hızlı kristalleşme bazaltta olduğu gibi daha küçük boyutlu kristaller oluşturabilirken, daha yavaş kristalleşme granitte olduğu gibi daha büyük kristaller oluşturabilir.
Yapay kristalizasyon, homojen bir çözeltiden katı kristaller oluşturan bir tekniktir. Kristalleşmenin gerçekleşmesi için eldeki çözeltinin aşırı doymuş olması gerekir. Basitçe söylemek gerekirse, çözelti normal koşullar altında olduğundan daha fazla çözünen molekül içermelidir. Bu, çeşitli yöntemlerle sağlanabilir; çözücü buharlaştırma, soğutma, kimyasal reaksiyon, 'boğma' endüstriyel uygulamada en yaygın kullanılanlardır.
Her şeyi açıklığa kavuşturmak için basit bir örnek kullanabiliriz. İçine şeker kristalleri eklediğimiz bir kase su alalım. Daha fazla kristalin çözünemeyeceği bir aşamaya gelene kadar şeker eklemeye devam ederiz. Bu şekilde elde edilen çözelti doymuş bir çözeltidir. İlginçtir ki bu doymuş çözeltiyi ısıtarak daha fazla kristali çözebiliriz (istisnai durumlar olsa da çözünen maddelerin çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar). Sıcaklıktaki bu artış daha fazla şeker kristalinin çözünmesine neden olur (böylece aşırı doymuş bir çözelti oluşur), ancak çözeltinin sıcaklığının çevreyle dengeye ulaşmasına izin verildiğinde, çözünenin çözünürlüğü azalır (çünkü çözeltinin sıcaklığı düşmüştür) ve bu şekilde eklenen 'fazla' şeker kristalleşir. Bu süreç esasen en basit aşırı doyurma tekniklerini göstermektedir.
'Boğulma', çözeltiye katının çözünürlüğünü azaltan çözücü olmayan bir maddenin eklenmesidir. Alternatif olarak, katının çözücü içindeki çözünürlüğünü azaltmak için kimyasal reaksiyonlar da kullanılabilir, böylece aşırı doygunluğa doğru çalışılır.
Kristalleşme aşamalara ayrılabilir - birincil çekirdeklenme ilkidir. Yeni bir kristalin büyümesidir ve bu da ikincil çekirdeklenmeye neden olur - son aşama (kristallerin çıkarılması bir sorun değilse). İkincil çekirdeklenme, kristal büyümesini sürdürmek için mevcut kristallere ihtiyaç duyar. Şeker örneğimizde, 'fazla' şeker kristalleşerek daha fazla kristal oluşumuna yardımcı olduğunda bu tür çekirdekler elde etmiştik. İkincil çekirdeklenme kristalleşmenin ana aşamasıdır çünkü kristallerin 'seri üretimine' neden olan şey budur.
