A cristalização é a forma como os átomos se reúnem para formar grupos fortemente unidos ou conectados. Ela separa um sólido de um líquido ou às vezes de um gás. A cristalização pode ser de um derretimento ou de uma solução, e pode ser natural ou artificial. Cristalização mais rápida pode fazer cristais de tamanho menor como no basalto, e mais lenta pode fazer cristais maiores como no granito.
A cristalização artificial é uma técnica que forma cristais sólidos a partir de uma solução homogênea. Para que a cristalização ocorra, a solução em questão deve ser supersaturada. Simplificando, a solução deve conter mais moléculas de solução do que em condições normais. Isto pode ser conseguido por vários métodos - evaporação do solvente, resfriamento, reação química, sendo o "afogamento" o mais comum utilizado na prática industrial.
Para deixar as coisas claras, podemos usar um exemplo simples. Pegamos um recipiente com água ao qual adicionamos cristais de açúcar. Continuamos adicionando açúcar até chegarmos a um estágio em que não seja possível dissolver mais cristais. Esta solução assim obtida é uma solução saturada. É interessante notar que podemos dissolver mais cristais a esta solução saturada particular, aquecendo-a (já que a solubilidade dos solutos aumenta com o aumento da temperatura, embora ocorram casos excepcionais). Esta elevação de temperatura faz com que mais cristais de açúcar se dissolvam nela (formando assim uma solução supersaturada), mas quando se permite que a temperatura da solução atinja o equilíbrio com o ambiente, a solubilidade do soluto diminui (porque a temperatura da solução diminuiu) e o 'excesso' de açúcar assim adicionado se cristaliza. Este processo ilustra essencialmente a mais simples das técnicas de supersaturação.
O "Afogamento" é a adição de um não-solvente na solução que diminui a solubilidade do sólido. Alternativamente, reações químicas também podem ser usadas para diminuir a solubilidade do sólido no solvente, trabalhando assim para a supersaturação.
A cristalização pode ser dividida em etapas - a nucleação primária é a primeira. É o crescimento de um novo cristal, que por sua vez causa a nucleação secundária - o estágio final (se a remoção dos cristais não for um problema). A nucleação secundária requer os cristais existentes para perpetuar o crescimento dos cristais. Em nosso exemplo de açúcar, tínhamos obtido tais núcleos quando o "excesso" de açúcar estava quase cristalizado, ajudando na formação de mais cristais. A nucleação secundária é o estágio principal da cristalização, pois é isso que causa a 'produção em massa' de cristais.
