Uma transformação de fase deve começar numa escala muito pequena. O crescimento pode envolver a transferência de material para o interior da nova fase, por difusão, seja através da antiga fase seja através do contorno de grão (quando o crescimento ocorre no estado sólido).
Após a formação da nova fase cristalina com r*, ela irá crescer numa velocidade que depende da temperatura em que ocorre o crescimento dessa fase cristalina e pelo grau de supersaturação.
Várias situações são possíveis:
1 – A fase cristalina crescer a partir de uma fase gasosa.
2 – A fase cristalina crescer dentro de um líquido.
3 – A fase cristalina crescer dentro de uma fase visco-elástica.
4 – A nova fase cristalina crescer dentro de outra fase cristalina.
A situação 1, via de regra, não é conhecida em sistemas biológicos. A situação 2 é a mais comum na construção de estruturas mineralizadas nos mais diversos organismos, e aparece ao longo de todo o conteúdo deste livro. A alternativa 3 é comum em meios amorfos (vidros e polímeros) onde, no interior de fases de altíssima viscosidade, nucleiam e crescem fases cristalinas, a chamada devitrificação – pode responder pelo surgimento de fases cristalinas no interior de fases amorfas coloidais supersaturadas, como a transformação de vesículas de carbonato de cálcio amorfo (ACC) em aragonita e a formação de dentes de magnetita a partir de ferridrita em quítons; responde ainda pela formação de cristais de guanina na epiderme de peixes e aranhas. A alternativa 4 é comum em metais e cerâmicas, onde uma nova fase cristalina nucleia e cresce no interior de outra fase cristalina – como é a nucleação de calcita a partir de aragonita observada nas conchas de moluscos e ensaios in vitro. Assim, a natureza da interface existente entre a fase cristalina que cresce e a outra fase, que supre a nova fase, tem uma importância decisiva no crescimento e na morfologia do cristal que cresce.
Quando, por exemplo, átomos de vapor são adsorvidos numa superfície cristalina que cresce a partir desta adsorção, eles se difundem nesta superfície por uma distância considerável. Se este átomo atingir um “degrau” existente na superfície do sólido, ele tenderá a ficar preso. No “degrau”, o átomo possuirá mais primeiros vizinhos do que na superfície. À medida que mais átomos atingem o degrau, este irá “caminhar” até finalmente alcançar o limite do sólido. No momento em que isso acontece, o degrau deixa de existir. É necessária agora a nucleação na superfície do sólido de uma nova camada bidimensional. É necessário um alto grau de supersaturação da fase gasosa para que haja um crescimento apreciável da fase cristalina. Os núcleos sólidos podem crescer a partir da região em que as deslocações em hélice interceptam a superfície do cristal. Neste caso, o crescimento acontece mesmo para baixos valores de supersaturação. Devido à existência de uma deslocação em hélice, o degrau nunca “caminhará” até desaparecer e o crescimento será em espiral. A Figura 2.1.16 apresenta uma ilustração de crescimento em espiral de um cristal alcano com crescimento em espiral.
Figura 2.1.16 – Cristal de parafina (alcano, C36 H74 ) com crescimento em espiral. As parafinas ou alcanos são hidrocarbonetos alifáticos saturados.
A velocidade de crescimento da fase cristalina será determinada pela taxa de formação e velocidade de degraus na superfície do sólido, pela concentração de impurezas e pela concentração de defeitos como deslocações, etc. Com o aumento da supersaturação, cresce o número de possíveis fontes de formação de degraus na superfície. Átomos de impurezas afetam fortemente o crescimento dos cristais; para baixos valores de supersaturação e menores temperaturas, o efeito das impurezas sobre o crescimento de cristais se intensifica.
