Kristalle bilden sich durch einen Prozess namens Nukleation, der in Lösungen stattfindet, die eine hohe Konzentration des gelösten Stoffes enthalten. Sobald ein Kern gebildet ist, binden sich die gelösten Partikel daran und verursachen dadurch das Wachstum eines Kristalls.
Kristalle werden normalerweise gebildet, wenn eine hochgesättigte Lösung hergestellt wird, indem hohe Konzentrationen eines gelösten Stoffes zu einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, zugegeben werden und der gelöste Stoff vollständig aufgelöst wird. Wenn die gelösten gelösten Moleküle aggregieren, bilden sie Kristalle, und diese Aggregation kann durch Zugabe eines Kerns zur Lösung initiiert werden. Ein Kern ist eine feste Oberfläche, die der Lösung zugesetzt wird, um den Molekülen eine Oberfläche zu bieten, auf der sie aggregieren können, wodurch ein Kristall wachsen kann.
Die Aggregation von gelösten Molekülen kann in der Lösung ohne Zugabe eines externen Kerns spontan initiiert werden. Die gelösten Moleküle sind fast immer von den Lösungsmittelmolekülen umgeben oder "abgeschirmt". Bei einer hohen Konzentration des gelösten Stoffes können die Moleküle jedoch ineinander kollidieren und zusammenkleben, um einen Kern zu bilden, in dem Kristalle wachsen können. Wenn die Moleküle des gelösten Stoffes kollidieren, neigen sie meistens dazu, sich aufgrund verschiedener Kräfte in der Lösung voneinander zu lösen, anstatt zusammenzukleben. Wenn jedoch in kurzer Zeit mehrere Kollisionen zwischen mehreren Molekülen auftreten, kann das Molekülaggregat eine kritische Größe erreichen und einen stabilen Kern bilden. Die Verdampfung fördert die Kristallbildung, indem sie die Lösungsmittelmoleküle entfernt und eine erhöhte Häufigkeit von Kollisionen zwischen gelösten Molekülen ermöglicht.
