1-2 Des édifices ordonnés : les cristaux

Livre p30-3132-3334-35

L’organisation moléculaire étant déjà connue, ce thème aborde une autre forme d’organisation de la matière : l’état cristallin (qui revêt une importance majeure, tant pour la connaissance de la nature – minéraux et roches, squelettes, etc. – que pour ses applications techniques). La compréhension de cette organisation au travers des exemples choisis mobilise des connaissances sur la géométrie du cube. Elle fournit l’occasion de développer des compétences de représentation dans l’espace et de calculs de volumes.

maille des différents systèmes cristallins

Le chlorure de sodium solide (présent dans les roches, ou issu de l’évaporation de l’eau de mer) est constitué d’un empilement régulier d’ions : c’est l’état cristallin.

Plus généralement, une structure cristalline est définie par une maille élémentaire répétée périodiquement. Un type cristallin est défini par la forme géométrique de la maille, la nature et la position dans cette maille des entités qui le constituent.

Les cristaux les plus simples ont une maille cubique que la géométrie du cube permet de caractériser. La position des atomes dans cette maille distingue les réseaux cubique simple et cubique à faces centrées.

Observation des mailles dans MinUSc

La structure microscopique du cristal conditionne ses propriétés macroscopiques, dont sa masse volumique.

clivages

Observation en classe de quelques échantillons : basalte, granite, sel (cubique et en bloc), gypse (fer de lance et en bloc), obsidienne, micas, cristaux bleus, silex taillé, os, coquilles, nacre,

Livre p36-37

Un composé de formule chimique donnée peut cristalliser sous différents types de structures qui ont des propriétés macroscopiques différentes.

Dr Nozman ouvre des géodes sur YouTube et il s’amuse bien car il en a fait toute une série.

https://a8202db0-a-62cb3a1a-s-sites.googlegroups.com/site/svt1eso/home/les-mineraux-et-les-roches/mohs.jpg?attachauth=ANoY7cpDZsG76Oy6UQYIuJv3wuktUlgHMgP2R1BcsN4ZSdT_KuD3Ky4-VL0TzrtgtLwaZwIblAf3wjmV2HIcD-i3gWBWYqCynUtdK3Wz8WUiwvkKE6xyP79_4d4klJ3jcI-VqwJXhC5ZUyxcIv7mBIChz2vuoSyPElz4j553qgCxg-W2TxHe-j1qdEzcVI4V7gzarRDuWfJa-Cz7l5_PlvehaQnqwF8RhAuHme21uLwwjZPrTSUU0GV_xa6wF2zYFeEqu6N_nL9F&attredirects=0
Échelle permettant de mesurer la dureté d’un matériau

Ainsi les minéraux se caractérisent par leur composition chimique. Celle-ci conditionne leur maille, donc leur organisation cristalline qui détermine finalement leur forme à l’état solide. On les appelle alors des cristaux.

Diaporama : structures cristallines dans des roches magmatiques et sédimentaires

En regardant dans le diaporama les systèmes cristallographiques du mica (biotite) et de la halite, expliquer leurs clivages respectifs (compléter le tableau du livret p2)

Relier la structure cristalline de certains matériaux vus dans le chapitre sur l’albédo à leur propriétés de réflexion de la lumière. Cet article de Pour la Science « Du noir presque parfait » (28/05/2019) revient en particulier sur l’absorption presque totale permise par la structure cristalline du Vantablack.

Une roche est formée de l’association de cristaux d’un même minéral ou de plusieurs minéraux.

Compléter le tableau p2 : assemblage minéralogique du basalte, du granite, du calcaire.

Des structures cristallines existent aussi dans les organismes biologiques (coquille, squelette, calcul rénal, etc.).

TP Observation microscopique de cristaux

Livre p 38-39

Ce diaporama nécessite JavaScript.

Les cristaux produits par les êtres vivants (ici des algues unicellulaires appelées Diatomées) peuvent conférer des propriétés particulières aux dépôts sédimentaires (ici, la diatomite) issus de ces êtres vivants : Une roche peu connue aux usages insoupçonnés : la diatomite (25/11/2019) et une vidéo « Le verre des diatomées » (5′)

exercice 6p44 : Les nano-cristaux des caméléons

TP Cristallisation de la vanilline avec une vidéo montrant les résultats à obtenir

lame mince de rhyolite au microscope polarisant

Dans le cas des solides amorphes, l’empilement d’entités se fait sans ordre géométrique. C’est le cas du verre. Certaines roches volcaniques contiennent du verre, issu de la solidification très rapide d’une lave.

solide cristallisé, solide amorphe

Livre p45 : la densité de la glace (en lien avec l’organisation moléculaire des solides/liquides/gaz)

%d blogueurs aiment cette page :