Les cristaux

Première générale                                                         Enseignement scientifique

THEME 1 : Une longue histoire de la matière

Chapitre 2 : Les cristaux

Comment la structure microscopique détermine-t-elle les propriétés physiques des minéraux ?

1. Solides et structures cristallines

1. Des solides cristallins ou amorphes

        On appelle solide tout corps qui possède une forme propre.

On distingue :

• Les solides cristallins : ils sont constitués d'une répétition quasi-parfaire de l'arrangement des entités chimiques (atomes, ions ou molécules) dans les 3 directions de l'espace.

Exemple : le chlorure de sodium (NaCl), présent dans les roches ou issu de l'évaporation de l'eau de mer, est un solide cristallin : il est constitué d'un empilement régulier d'ions Na+ et d'ions Cl-.

• Les solides amorphes : ils correspondent à un état liquide figé et pour lesquels il n'y a pas d'ordre (pas d'arrangement spatial régulier) au-delà de l'échelle moléculaire.

1. Deux exemples de structures cristallines

Une structure cristalline (ou réseau cristallin) est définie par une maille élémentaire répétée périodiquement.

Deux exemples de structures cristallines :

        a- La structure cubique simple (C)

        b- La structure cubique faces centrées (CFC).

        a- Dans un réseau cubique simple (C), la maille élémentaire est un cube dont les 8 sommets sont occupés par un atome (ou un ion).

Exemple : le cristal de polonium

schéma

        b- Dans une structure cristalline cubique à faces centrées (CFC), la maille élémentaire est un cube dont les 8 sommets et les centres des 6 faces sont occupés par une entité chimique. (L'or a une structure cristalline de type CFC).

Exemple : On représente la maille élémentaire du cristal de chlorure de sodium par une maille cubique faces centrées (CFC) constituée des ions chlorure Cl-. Un ion Na+ est situé au milieu de chacune des 12 arêtes du cube et un au centre de ce cube.

Maille élémentaire du chlorure de sodium

Calculer le nombre d'ions Cl-  et d'ions Na+dans la maille élémentaire de NaCl pour vérifier l'électroneutralité de la maille élémentaire.

1. Caractéristiques d'une structure cristalline

        Dans le cas d'une maille cubique, on appelle paramètre de maille, noté a, la longueur de l'arête du cube.

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