1 - Une longue histoire de la matière

1.2 - Des édifices ordonnés : les cristaux

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).

1/ le sel, un exemple de cristal

Observation du sel et modélisation moléculaire / microscope et logiciel Rastop

http://microscopeyal.blogspot.com/2010/03/de-lordre-dans-la-cuisine.html

http://www.librairiedemolecules.education.fr/outils/minusc/app/minusc.htm

fichier → Halite = NaCl

Utiliser une représentation 3D informatisée du cristal de chlorure de sodium.

Relier l’organisation de la maille au niveau microscopique à la structure du cristal au niveau macroscopique

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.

2/ Deux types de roches magmatiques

Il existe 3 types de roches : magmatiques, métamorphiques, sédimentaires

Logiciel de mod 3D en ligne : http://www.librairiedemolecules.education.fr/outils/minusc/app/minusc.htm

modélisation structures moléculaires minérales par Merkel : http://www.le.ac.uk/eg/spg3/atomic.html bn

modélisation des formes cristallines: http://webmineral.com/crystall.shtml

glaucophane : http://webmineral.com/jmol/structure.php?id=Glaucophane

calcite : http://webmineral.com/jmol/structure.php?id=Calcite

librairie de molécules :

quartz : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=242

aragonite : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=246

feldspath : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=245

olivine : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=244

atlas de cristallologie : http://www.mineralogie.org/base-de-donnees-p1-2.htm

cristallisation vanilline : https://youtu.be/n85JCOeSXEY

roches cristallines = ignées = plutoniques : refroidissment lent, structure ordonnée => texture grenue

roches amorphes = volcaniques : refroidissement rapide, verre + cristaux => texture microlithique

Mettre en relation la structure amorphe ou cristalline d’une roche et les conditions de son refroidissement

Distinguer, en termes d’échelle et d’organisation spatiale, maille, cristal, minéral, roche. Les identifier sur un échantillon ou une image.

structure cristalline

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 peuvent être décrits par une maille cubique que la géométrie du cube permet de caractériser. La position des entités dans cette maille distingue les réseaux cubique simple et cubique à faces centrées. La structure microscopique du cristal conditionne certaines de ses propriétés macroscopiques, dont sa masse volumique.

Un composé de formule chimique donnée peut cristalliser sous différents types de structures qui ont des propriétés macroscopiques différentes. Ainsi les minéraux se caractérisent par leur composition chimique et leur organisation cristalline. Une roche est formée de l’association de cristaux d’un même minéral ou de plusieurs minéraux. Des structures cristallines existent aussi dans les organismes biologiques (coquille, squelette, calcul rénal, etc.). 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.