theme 1 une longue histoire de la matière
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THEME 1
Une longue histoire de la matière
CRISTAUX DE FLUORINE
Une longue histoire de la matière
Chapitre 2
Les édifices ordonnées: les cristaux
INTRODUCTIONDans la nature, les atomes peuvent s’organiser selon différentes formes.
D’autres formes existent , notamment les cristaux
Problème:
-Comment les cristaux sont-ils
structurés ?
-En quoi leur structure conditionne-t--En quoi leur structure conditionne-t-
elle leurs propriétés physiques?
I- l’étude d’un exemple: le chlorure de
sodium.
a. Marais salants de Guérande
SEL MARIN HALITE
Le chlorure de sodium est un solide de formule chimique NaCl, constitué
d’ions chlorure Cl- et d’ions sodium Na+
b. Cristaux issus d’une mine
L’observation de ce cristal à
l’échelle macroscopique
comme à l’échelle
microscopique montre une
forme cubique.
1) l’organisation de la structure cristalline
Une maille de NaCl
Le chlorure de sodium est constitué
d’un empilement régulier d’ions
La structure microscopique d’un cristal peut –être décrite par la répétition dans
l ’espace d’un parallélépipède contenant des entités , ici les ions.
Ce parallélépipède est appelé MAILLE
Les ions Cl- occupent les sommet et
le centre des faces de ce cube
tandis que les ions Na+ occupent le
centre du cube et le milieu des
arêtes.
On dit alors que…
La forme géométrique de la maille, la
nature et la position des entités dans
cette maille définissent la structure
cristalline.
Les entités occupent une proportion
plus ou moins grande du volume de la
maille; cette proportion peut être
calculée et est appelée COMPACITE
2) Les calculs autour de la maille.
• LA MULTIPLICITE Z: nombre d’atomes contenus dans une
maille élémentaire. (Voir p34)
Z= 8 x1/8= 1
1 atome compose la
maille de polonium
Z= (8 x1/8) + (6x1/2)= 4
4 atomes composent la
maille
Calcul de la masse volumique du polonium
Calcul du volume d’une maille
cubique simple:
a=2R
Masse volumique: 3.47x10 -25 /(2x1.68x10-10)3
= 9147.69 kg/m3
Calcul de la compacité du polonium:
notée c, la compacité est un nombre qui mesure le taux d’occupation des entités
chimiques dans une maille
a=2Ra=2R
R= 0.168 nm a= 2x0.168 nm
Donc c= 0.52
3) La diversité des cristaux.
Sept systèmes cristallins correspondant aux 7 formes de mailles
possibles
Le granite est une roche formée de plusieurs minéraux :le quartz, le feldspath, la biotite.
Les minéraux sont caractérisés par leur composition chimique et leur organisation cristalline.
Une roche est donc une association de cristaux appartenant à un ou plusieurs minéraux.
Suivant les conditions de pression et de température, Suivant les conditions de pression et de température, l’agencement des atomes peut subir une réorganisation particulière : c’est le cas de certains minéraux ayant subi un métamorphisme.
Un même composé de formule chimique unique pourra cristalliser dans différents systèmes cristallins. Les minéraux et par conséquent les cristaux formés auront alors des propriétés différentes.
Refroidissement lent
Refroidissement ultra rapide
ces deux roches magmatiques proviennent du refroidissement d’un même magma. Selon les conditions du refroidissement, les roches de même composition chimique peuvent avoir des aspects, structure, très différents.
Les roches volcaniques comme le basalte proviennent du refroidissement rapide d’un magma en surface, en conséquence, elles contiennent du verre. Le verre volcanique est un solide amorphe, c’est-à-dire que l’empilement d’entités se fait sans ordre géométrique. Cela correspond au liquide magmatique qui a figé !