« Cristallographie géométrique/Introduction » : différence entre les versions

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Il existe d'autres matériaux solides qui ne sont, d'après la définition précédente, ni des cristaux ni des solides amorphes : ce sont les '''solides à structure ordonnée non périodique'''. On peut les voir comme des intermédiaires entre cristaux et solides amorphes, dans le sens où ces solides ont un ordre à courte et longues distances, avec des atomes qui sont disposés dans l’espace suivant une règle bien précise, mais que l'agencement des atomes n'est pas périodique. On distingue généralement trois classes de structures apériodiques : les structures modulées, les structures composites et les quasi-cristaux<ref>{{en}} Sander van Smaalen, ''Incommensurate Crystallography'', Oxford University Press, coll. « IUCr Monographs on Crystallography » (n{{exp|o}} 21), 2007, chap. 1 (« Structure and diffraction of aperiodic crystals »), p. 2 {{ISBN|978-0-19-857082-0}}</ref>. Ces matériaux ne peuvent pas être décrits par les concepts de la cristallographie géométrique détaillés dans ce livre, ce qui fait qu'ils ne seront pas traités ici.
 
===La forme des cristaux et le lien avec l'arrangement tridimensionnel des atomes===
 
[[File:Perfect Crystal.jpg|vignette|upright=0.5|Exemple de cristal à la forme caractéristique.]]
 
L'agencement répétitif des atomes du cristal est parfois trahit par sa forme. A l'état naturel, les roches contiennent souvent de nombreux cristaux aux formes assez caractéristiques. Les plus beaux exemples de cristaux ont une forme cubique, en forme de pavé, d'octaèdre, de pyramide, d'obélisque, ou autre. La forme de tels cristaux a souvent un lien direct avec l'agencement des atomes dans le cristal. Par exemple, les cristaux de sel ont une forme cubique et il se trouve que les atomes sont organisés comme tel dans le sel. La structure atomique du sel est composée de plusieurs cubes collés les uns aux autres, tous les sommets de chaque cube étant occupés pour moitié par un atome de sodium, pour moitié par un atome de chlore. Mais attention : les contre-exemples à cette règle sont nombreux.
 
<div style="text-align: center;"><gallery caption="Forme et arrangement atomique des cristaux de sel">
CNX UPhysics 09 06 NaCI.png|vignette|upright=0.5|Arrangement des atomes dans un cristal de sel.
</gallery></div>
 
Mais attention : les contre-exemples à cette règle sont nombreux. Par exemple, prenons la pyrite, un minéral assez fréquent composé de sulfure de fer (<chem>Fe S</chem>). L'arrangement des atomes de ce minéral est proche de celui du sel : des cubes collés les uns aux autres, dont la moité est occupée par des atomes de Fer et l'autre par des atomes de Soufre. Et pourtant, on peut trovuer des cristaux cubiques, mais aussi octaédriques, et bien d'autres. Évidemment, un cristal de pyrite ne peut prendre que quelques formes bien précises, qui sont compatibles avec l'arrangement atomique cubique. Il y a donc un lien entre arrangement atomique et forme du cristal, mais ce lien n'est pas aussi direct que l'on pourrait le croire.
 
<div style="text-align: center;"><gallery caption="Forme des cristaux de pyrite.">
2780M-pyrite1.jpg|vignette|upright=0.5|Cristal cubique de pyrite.
Pyrite-rh3-46a.jpg|vignette|upright=0.5|Cristal octaédrique de pyrite.
Hàbits pirita.png|vignette|upright=0.5|Formes possibles d'un cristal de pyrite.
</gallery></div>
 
[[File:Nodulo Pirita.JPG|vignette|Nodule de pyrite qui montre des cristaux qui s'interpénetrent.]]
 
De plus, il faut savoir que les cristaux naturels ont rarement des formes parfaites à l'état naturel. LA plupart des cristaux trouvés à l'état naturels se sont formés sous l'action de processus géologiques ou biologique imparfaits, qui ne donnent pas forcément de beaux cristaux à la forme bien nette. Par exemple, les cristaux de pyrite se développent souvent dans les vides d'une roche, ce qui fait qu'ils prennent tout l'espace disponible lors de leur formation et ne peuvent pas prendre une belle forme cubique ou octaédrique. Il n'est aussi pas rare que des cristaux distincts s'interpénetrent, ce qui donne des ''macles'' assez jolies à regarder.
 
L'arrangement des atomes dépend du cristal, ce qui fait que les cristaux sont très nombreux et assez différents les uns des autres. Un des buts de la cristallographie géométrique est de décrire comment sont disposés les atomes d'un cristal dans l'espace, quel est le motif de base du cristal, comment celui-ci se répète dans l'espace. Et cela a une grande importance, car elle détermine, au moins partiellement, les propriétés électriques, mécaniques ou magnétiques du cristal. La classification des solides et des cristaux est donc fondamentale pour la science des matériaux et la physique du solide.
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