Des édifices ordonnés : les cristaux

A

Des solides cristallins ou amorphes

• Un solide est un système qui possède une forme propre.


• Les solides cristallins sont constitués d’une répétition quasi parfaite de l’arrangement des atomes dans les trois directions de l’espace.


• Les solides amorphes correspondent à un état liquide figé, pour lesquels il n'y a pas d'ordre au-delà d'une échelle moléculaire.

B

Description des structures cristallines : deux exemples

• Seules la structure dite cubique (C) et la structure cubique à faces centrées (CFC) sont étudiées.


• Leur maille élémentaire est :
  ❯ pour C : un cube dont les huit sommets sont occupés par un atome ;
  ❯ pour CFC : un cube dont les huit sommets et les centres des six faces sont occupés par un atome.


• Le paramètre de la maille, noté $a$, est la longueur de l’arête du cube.
  


• La compacité de la structure, notée $c$, est le volume occupé en propre par les atomes dans la maille sur le volume total de la maille.


• Il est possible d'en déduire la masse volumique $\rho$ d’une espèce chimique, en connaissant la structure cristalline qui la caractérise et le paramètre de sa maille :
  
  

• Les minéraux, caractérisés par une formule chimique, s’organisent dans l’espace sous forme de cristaux.
  ❯ Leur architecture correspond à l’un des sept systèmes cristallins employés pour décrire leur géométrie.
  ❯ Ces cristaux sont la plus petite structure organisée qui compose la plupart des roches.


• Une roche peut être composée de l’association d’un ou plusieurs minéraux.


• Les cristaux font, dans de nombreux cas, également partie intégrante de la structure des êtres vivants.

• L’agencement des atomes dépend des conditions de pression et de température.
  Un même composé de formule chimique unique pourra cristalliser dans différents systèmes cristallins.


• La vitesse de refroidissement influence la formation des cristaux des roches magmatiques.
  Leur refroidissement rapide conduit à une cristallisation partielle, à l'origine de la formation d'un verre, solide amorphe ne présentant pas d’organisation cristalline.