Glace

Glace

Cristal de glace, flocon de neige.
Origine du nom	du latin glacies, passé par le latin populaire glacia.
Localité type	Localité type inconnue.
Auteur(s) de la description	minéral connu depuis l'Antiquité.
Date de la publication
Référence de la publication
Classe chimique	IV OXYDES
Sous-classe chimique	Oxydes avec rapport métal/oxygène = 2 et 1.
Formule chimique	H2O
Système cristallin	Hexagonal.
Classe de symétrie	6/m 2/m 2/m Holoédrie hexagonale.
Réseau de Bravais	Primitif P.
Dureté "Mohs"	1,5
Densité	0,917 (à 0°C) ; (de 0,91 à 0,92).
Clivages
Cassures	Conchoïdale ; minéral fragile, cassant.

Glace, eau à l'état de minéral, solide cristallin.

• Statut : Minéral agréé par l'I.M.A.

• Propriétés optiques et autres : Transparent. Indice de réfraction : de 1,30 à 1,31.
• Couleur : Incolore, bleu pâle, bleu verdâtre, blanc.
• Éclat du minéral : Vitreux.
• Trace : Blanche.

• Critères de détermination : Fond dans la main…

• Morphologie des cristaux : Prismatique, hexagonal, squelettique, étoilé.
• Macles : Macles possibles

• Morphologie des agrégats : Compacts, massifs, laminaires, stalactitiques, en enduits.

• Conditions de formation et/ou de gisement : Solidification directe de l'eau, neige et compaction de neige. Glaciers, inlandsis, banquises, étendues et cours d'eau gelés, etc

• Utilisations : Rafraîchissements, sports de glisse, alimentation en eau…

• Échantillons de collection : (voir " conditions de formation")  ; difficile à conserver en vitrines…

Glace (n.f.) du latin glacies, glace, dureté, rigidité, par l'intermédiaire du bas-latin glacia. La glace est de l'eau (formule chimique H₂O) à l'état solide. On pourrait l’appeler génériquement "oxyde d’hydrogène", (mais également oxyde de dihydrogène, hydroxyde d’hydrogène, acide hydroxyque, hydroxyde d’hydronium, ou acide hydrique, mais de tels noms ne sont guère utilisés). Les chimistes se réfèrent parfois (avec humour) à l’eau avec un nom savant (et justifié) comme du monoxyde de dihydrogène dans des parodies de recherche scientifique...

La glace fait partie du règne minéral (ou inorganique). L'eau est sous forme de glace lorsque sa température est inférieure à sa température de fusion (0 °C à la pression atmosphérique normale). La température de fusion de la glace sert de point fixe pour la définition originelle de l'échelle de températures Celsius. Le mercure est le seul métal liquide à température ambiante.
Les molécules d'eau de la glace ordinaire forment une structure cristalline suivant un réseau hexagonal, un système cristallin parmi les sept systèmes cristallins. La neige est constituée de glace cristallisée, les flocons de neige sont des cristaux de glace, Kepler fut l’un des premiers scientifiques à s’intéresser à la formation des flocons.
La glace a une densité inférieure à 1 (l'eau liquide référencée à 1 à 4°C.), cette particularité permet à la glace de flotter sur l'eau. Seul deux métaux sont moins denses à l'état solide qu'à l'état liquide : l'argent et le bismuth.

L'eau a été trouvée dans des nuages interstellaires dans notre galaxie, la Voie lactée. On pense que l'eau existe en abondance dans d'autres galaxies aussi, parce que ses composants, l'hydrogène et l'oxygène, figurent parmi les plus éléments les plus abondants dans l'Univers. Les nuages interstellaires se concentrent éventuellement dans des nébuleuses solaires et des systèmes stellaires tels que le nôtre (le système solaire). L'eau initiale peut alors être trouvée dans les comètes, les planètes, les planètes naines et les satellites.
L'eau (H₂O) entre dans la composition de nombreux minéraux et roches. (Voir à Liste minéraux avec leur formule chimique).

Origine de l'eau sur Terre  :

-l'hydrogène est produit très tôt dans l'histoire de l'Univers, c'est le premier atome formé (voir Big Bang et l'Origine des éléments) ;

-l'oxygène est le produit un peu plus tardif de nucléosynthèse stellaire ;

-ces deux atomes se combinent au cours d'une réaction exothermique pour former l’eau ;

-lorsque la Terre s'est formée, l’eau était une des molécules présentes en quantité importante (comme dans les météorites et comètes).

La forme liquide de l'eau est seulement connue sur Terre. Près de 70 % de la surface de la Terre est recouverte d’eau (97 % d’eau salée et 3 % d’eau douce), essentiellement sous forme liquide (océans, fleuves, lacs ...) mais l’eau est aussi présente sous forme gazeuse (vapeur d’eau de l'atmosphère), et solide (glace, glaciers, banquises ...). Des signes indiqueraient sa présence sous la surface d'un des satellites naturels de Saturne (Encelade), sur Europe (satellite naturel de Jupiter), et à la surface de Mars. Il semblerait qu'il y ait de l'eau sous la forme glace sur la Lune en certains endroits, mais ça reste à confirmer. La raison logique de cette assertion est que de nombreuses météorites y sont tombées et que les grosses météorites contiennent de la glace.

La glaciologie est une des sciences de la Terre, qui étudie la nature physique et chimique des systèmes glaciaires et périglaciaires. Il s'agit donc de l'étude de la cryosphère, c'est-à-dire de tout ce qui a trait aux glaciers, à la glace et aux phénomènes liés à la glace. Horace Benedict de Saussure en est un des précurseurs.

Idée de lecture : http://www.geoforum.fr/index.php?showtopic=15236&hl=glace+minéral.

La glace, le géologue, et le minéralophile :

La glace est-elle un minéral ? une roche monominérale ? ou une roche pluriminérale ? Voilà une question dont on risque de débattre encore longtemps… En ne considérant que l'aspect " minéral ", la glace n'est déjà pas un minéral ordinaire !
La glace présente de nombreuses variétés allotropiques ; elle existe également sous forme amorphe.

Glace 1h (ou glace Ih, h pour hexagonal) (ou glace ordinaire). C'est ce minéral qui est reconnu par l'I.M.A. À la pression atmosphérique normale, et jusqu'à une pression d'environ 0,2 GPa (ou 2 000 bars), les molécules d'eau de la glace ordinaire forment une structure cristalline suivant un réseau hexagonal (a = 4,52 Å, c = 7,37 Å), dont la stabilité est assurée par des liaisons hydrogène. Cette structure présente une faible compacité, par voie de conséquence la densité de la glace ordinaire est inférieure à celle de l'eau (917 kg/m³ pour de la glace pure à 0 °C, pression atmosphérique normale).

En fonction des conditions de température et de pression, la glace peut adopter d'autres structures cristallines, généralement plus compactes que la glace ordinaire ; certaines de ces variétés de glace peuvent se rencontrer dans les conditions extrêmes régnant à la surface d'autres planètes ou satellites du système solaire :

glace Ic (basse température, cubique à faces centrées, densité : env. 0,9) ;
glace II (basse température, orthorhombique centrée, densité : env. 1,2) ;
glace III (basse température, tétragonal, densité : env. 1,1) ;
glace IV (basse température, densité : 1,29) ;
glace V (haute pression, basse température, monoclinique à base centrée, densité : env. 1,2) ;
glace VI (haute pression, basse température, tétragonale, densité : env. 1,3) ;
glace VII (haute température, haute pression, cubique simple, densité : env. 1,7) ;
glace VIII (haute pression, tétragonale centré, densité : env. 1,6) ;
glace IX (haute pression, tétragonale, densité : env. 1,2) ;
glace X (haute pression, cubique centré) ;
glace XI ;
glace XII (haute pression, basse température, tétragonale, densité : env. 1,3) ;
glace XIII (obtenue à -143,15 °C et 0,5 GPa) ;
glace XIV (obtenue à -155,15 °C et 1,2 GPa).

Mais ce n'est pas tout !

Température de fusion et pression. La température du point de fusion de la glace ordinaire s'abaisse avec l'augmentation de la pression (c'est une anomalie : habituellement, les températures de fusion croissent avec la pression) jusqu'à un minimum de -22 °C pour une pression d'environ 0,2 GPa (là commence le domaine de la glace III).

Surfusion. La glace est de l'eau à l'état solide. À la pression atmosphérique normale (101 325 Pa), l'eau est sous forme de glace lorsque sa température est inférieure à sa température de fusion qui est, par convention, de 0 °C (soit 273,15 K) (la température de fusion de la glace a servi de point fixe pour la définition originelle de l'échelle de températures " Celsius ").
En l'absence de noyau de condensation (cristal de glace, poussières, etc.) de l'eau calme peut être refroidie à des températures inférieures à 0 °C sans se congeler, elle est alors dans un état d'équilibre instable (état métastable) appelé surfusion. Elle peut atteindre des températures allant jusqu'à -20 °C tout en restant à l'état liquide, mais le moindre choc, le moindre mouvement, suffit à lui faire gagner brutalement l'état qui est normalement le sien aux températures négatives.

De la glace à 20°C. En 2005, l'équipe de chercheurs dirigée par Heon Kang, de l'Université de Séoul, a pu obtenir une glace d'eau à température ambiante (20 °C). Pour ce faire, un champ électrique est appliqué entre la pointe d'un microscope à effet tunnel et une surface d'or, où est disposé un film d'eau liquide d'une épaisseur de l'ordre du nanomètre. Dans cette expérience, l'eau se transforme en glace car les dipôles électrostatiques des molécules d'eau s'alignent sur le champ électrique. L'intensité du champ électrique à laquelle ce changement apparaît (106 V·m− 1) est mille fois moins importante que ce que les modèles prédisaient. Malgré la très faible épaisseur de la couche d'eau utilisée, ce phénomène pourrait, d'après les auteurs, intervenir au sein de nuages d'orages ou de microfissures de roches, ainsi que dans des équipements nanotechnologiques.

Le mot glace désigne encore :
• le dioxyde de carbone à l'état solide (glace carbonique, ou glace sèche ; et, par extension,
• les états solides des corps moléculaires qui, comme l'eau, forment un solide relativement transparent depuis les températures usuelles jusque vers le zéro absolu. En astrophysique, on parle de glaces exotiques (celles du méthane, de l'ammoniac ou de l'azote).
Et, dans le langage courant :
••un miroir ;
••une crème glacée ;
••une pièce de distribution de fluide de certaines pompes ou certains moteurs hydrauliques en construction mécanique.

Une idée de visite (pour ne pas bronzer idiots) : http://museedelaglace.free.fr

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