Cristal

CRISTAL

Cristal du latin crystallus cristal (objet de cristal, glace, ...), dérivé du grec ancien krystallos glace.
Un cristal est un solide polyédrique, à structure régulière et périodique, formée d'un ensemble ordonné d'un grand nombre d'atomes, de molécules ou d'ions. Un minéral est par définition cristallisé. On parle d'un minéral massif quand on ne peut reconnaître ses formes cristallines.

Le cristal, d’abord simple objet de curiosité, passionna les collectionneurs avant d’intriguer les savants qui, en étudiant sa structure, ébauchèrent les premières théories sur la constitution intime de la matière.

La cristallographie est la science qui se consacre à l'étude des substances cristallines à l'échelle atomique.
Cristallogénèse(n.f.) c'est la formation d'un cristal, soit en milieu naturel, soit de façon expérimentale.
Cristalliser (verbe) se former en cristal.
Cristallisé (s) (adj.) qui est sous forme de cristal (aux).
Cristallisation (n. f.) action de cristalliser.
Cristallin (e) (adj) relatif au cristal.
Cristallier (n. m.) chercheur de cristaux.
Recristalliser (recristallisation) produire des cristaux différents des cristaux précédents, dans une roche.
Cristal modifié : Cristal possédant des petites facettes en plus de celles de la forme classique. (Voir aussi à troncatures).

Voir aussi à cristallographie

• Un cristal est un solide polyédrique, à structure régulière et périodique, formée d'un ensemble ordonné d'un grand nombre d'atomes, de molécules ou d'ions.
  
  exemples de formes polyédriques.

• Un polyèdre (du grec polus, nombreux, indiquant la pluralité, et hedra, face - base) est une forme géométrique à trois dimensions ayant des faces planes qui se rencontrent le long d'arêtes droites.
  
  

• Quelques polyèdres :
  • Un cuboctaèdre est un polyèdre à 14 faces régulières, dont huit sont des triangles équilatéraux et six sont des carrés.
  • Un diploèdre est une combinaison de deux rhomboèdres.
  • Un dodécaèdre pentagonal, ou pentagonododécaèdre, est un polyèdre à douze faces, dont chacune est un pentagone.
  • Un hexaèdre est un polyèdre à six faces. Il existe un hexaèdre régulier : le cube.
  • Un icosaèdre est un polyèdre contenant exactement 20 faces, dont chacune est un triangle équilatéral.
  • Un octaèdre est un polyèdre à huit faces, dont chacune est un triangle équilatéral.
  • Un rhomboèdre, ou rhombododécaèdre, est un parallélépipède, dont les douze faces sont des losanges égaux.
  • Un scalénoèdre est un polyèdre irrégulier, dont les faces forment des triangles dont les trois côtés sont inégaux.
  • Un tétraèdre est un polyèdre dont les faces sont quatre triangles.
  • Un trapézoèdre est un solide dont les faces sont des trapèzes.

Les cinq polyèdres réguliers convexes (solides de Platon) sont : le tétraèdre, l'hexaèdre (ou cube), l'octaèdre, le dodécaèdre et l'icosaèdre :

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Comment se forment les cristaux

Pour plus de détails suivez le lien du titre.

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La constance des angles

Les cristaux, pour une espèce donnée, les angles des faces sont égaux quel que soit le développement des faces.
C'est en 1783 que Romé de l’Isle utilisera des notions de description "troncatures" et "formes primitives" qui l'amèneront à formuler sa loi de "constance des angles dièdres".

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La symétrie

les cristaux présentent une symétrie suivant un plan ou un axe.

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La maille élémentaire

Gabriel Delafosse, élève de l'abbé René Just Haüy, déduira la notion de "maille élémentaire" en 1840.
La maille élémentaire est le plus petit volume cristallin conservant toutes les propriétés physiques, chimiques et géométriques du cristal. Elle est définie par trois vecteurs qui génèrent ainsi six paramètres de mailles : les trois longueurs des vecteurs a, b, c et trois angles α, β, γ, (et trois axes x, y, et z.).
Les indices de Miller sont des coordonnées de vecteurs dans cette base.

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systèmes cristallins

L'étude des cristaux permet de visualiser des plans, axes et centres de symétrie… Auguste Bravais définit, en 1848, les 14 réseaux de Bravais à partir des différentes combinaisons des éléments de symétrie cristalline. Les 32 classes de symétrie, définies par Johann Hessel en 1830, sont liées à 7 types fondamentaux de symétrie d'orientation : les 7 systèmes cristallins étudiés par Friederich Mohs en 1820.

les 14 réseaux de Bravais :

• Système cubique (F, I et P)

• Système hexagonal (P)

• Système monoclinique (C et P)

• Système orthorhombique (C, F, I et P)

• Système tétragonal, dit aussi, quadratique (I et P)

• Système triclinique (P)

• Système trigonal, dit aussi rhomboédrique (R)

Ces systèmes sont caractérisés par le rapport des longueurs des trois vecteurs "a, b, c," , des trois axes "x, y, z," et des trois angles "α, β, γ," que forment entre eux ces axes ; les indices de Miller sont des coordonnées des vecteurs dans cette base.

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plans et numérotations de Miller

Les indices de Miller (système de notation) sont une manière de désigner les divers éléments de géométrie d'un cristal.
William Hallowes Miller, en 1839, introduit les notations dites de Miller en cristallographie.

• Les faces se notent entre parenthèses : (010) où le premier chiffre est relatif à l'axe a, le deuxième, à l'axe b, le troisième, à l'axe c. (a, b, c peuvent être surmontés d'une petite flèche…).
• Les formes se notent entre accolades {100}.
• Les directions et arêtes se notent entre crochets [001]…

exemples de directions.

exemples dans le système cubique :

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les troncatures

Une troncature est le remplacement d'un sommet ou d'une arête d'un cristal par une face plus ou moins importante. Pour plus de détails suivez le lien du titre

Un cristal qui se développe sans contrainte, peut prendre la forme du volume primitif, de l'un des 7 systèmes cristallins
Néanmoins, il a souvent une forme polyédrique plus complexe qui dérive, par troncatures apparentes, du volume primitif. Une troncature correspond au développement d’une face plane à l’emplacement d’une arête ou d’un sommet du volume primitif, au cours de la croissance du cristal. Lorsque les troncatures sont simples, le cristal conserve l’ensemble des éléments de symétrie du volume primitif. Par exemple, la croissance d’un cristal dont le volume primitif est un cube peut donner un octaèdre. Celui-ci est obtenu par troncatures apparentes des sommets du cube ou des arêtes. L’octaèdre aura les mêmes éléments de symétrie que le cube.

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Le faciès

Terme général désignant la catégorie dans laquelle on peut ranger un minéral en fonction de ses caractéristiques extérieures. Un même cristal peut présenter des faciès très différents tout en conservant les mêmes angles et faces.

Le faciès peut aussi dépendre de la croissance du cristal et de ses déformations lors de la croissance.

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Les habitus

C'est le terme qu'utilisent les minéralogistes pour décrire la forme extérieure d'un minéral. L’habitus décrit les différentes formes, propres à chaque minéral. Pour décrire ces particularités on utilise divers qualificatifs précisant la forme cristalline, un aplatissement ou un allongement. On parle alors d’habitus octaédrique, pyramidal, prismatique ou encore

d’habitus isométrique, allongé, prismatique, aciculaire, tabulaire, etc...

• on distingue plusieurs habitus :
  • prismatique : en forme de prismes (ex : quartz, tourmaline, pyromorphite...)
  • aciculaire : en forme d'aiguilles (ex : crocoïte, stibine, actinote...)
  • capillaire : forme de cheuveux (ex : boulangérite, cyanotrichite, "amiante"...)
  • tabulaire en forme de tablettes (ex : barytine, wulfénite, autunite...)
  • lamellaire en forme de lamelles (ex : mica, ...)
  • isométrique de taille égales dans tout les sens (ex : soufre, pyrite, sphalérite...)
    

On parle également d'habitus pour un même minéral pour justifier l'importance prise par certaines faces du cristal. Citons, par exemple, quelques habitus du quartz : • habitus du Dauphiné • habitus des Pennines • habitus de Muzo • habitus du Cipo • etc.

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La terminaison

La terminaison c'est la ou les faces de l'extrémité d'un cristal, qui peut être très variable suivant la croissance des dites faces, voir à "habitus". Très souvent, la terminaison d'un cristal est composée de plusieurs faces pouvant appartenir à plusieurs formes cristallines différentes. C'est le cas pour la terminaison de ce cristal de quartz : le prisme hexagonal {10-10} est surmonté par les deux rhomboèdres {10-11} et {01-11} ; entre ces faces de rhomboèdres et celles du prisme, s'intercalent des facettes appartenant à la dipyramide trigonale et au trapézoèdre trigonal (dit également, gyroèdre trigonal. Cette dernière face a son importance : observer sa position, permet de dire si le quartz est dextre ou senestre…

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Les agrégats

• Agrégat cristallin: assemblages formés de cristaux.
  • Aciculaire : agrégat de cristaux en forme d'aiguilles (exemples : actinote, stibine).
  • Bacillaire : agrégat de cristaux allongés en forme de baguettes (exemples : tourmaline, aragonite).
  • Botryoïdal : agrégat de cristaux en forme de grappe (exemple : calcédoine).
  • Capillaire : agrégat de cristaux très allongés et très fins (exemple : rutile).
  • Compact : agrégat massif de minéraux non distinguables individuellement.
  • Concrétionné : agrégat de minéraux disposés en forme de couches concentriques (exemple : malachite).
  • Ecailleux : agrégat de cristaux aplatis pouvant se détacher en écailles.
  • Fibreux : agrégat de cristaux allongés en forme de fibres (exemple: " amiante ").
  • Granulaire : agrégat de minéraux en forme de grains sensiblement isométriques.
  • Lamellaire : agrégat de minéraux en forme de lames minces.
  • Laminaire : agrégat de minéraux en forme de lames assez grandes et épaisses (exemple : gypse).
  • Micacé : agrégat de minéraux aplatis en forme de lames très minces et larges (exemple : muscovite).
  • Pulvérulent : Texture caractérisant des masses de minéraux en grains très fins, faiblement agrégés.
  • Radié : agrégat de cristaux allongés et rayonnants (exemple : wavellite).

• autres formes : termes souvent utilisées pour décrire les "agrégats"
  • Coralloïde : minéraux en forme de corail (branches ramifiées).
  • Globulaire : minéraux en forme de portions de sphères.
  • Nodulaire : minéraux présentant une forme extérieure en forme de tubercules (nodules).
  • Oolithique : minéraux en forme de sphères d'un diamètre allant de 0,5 à 2 mm.
  • Pisolitique : minéraux en forme de sphères parfaites, de pois, de diamètre supérieur à 2 mm.
  • Stalactitique : minéraux disposés en colonnes, semblables aux stalactites (exemple : calcédoine).

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