« 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===
 
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.
 
[[File:Perfect Crystal.jpg|vignette|upright=0.5|Exemple de cristal à la forme caractéristique.]]
 
====La forme d'un cristal est influencée par l'arrangement tridimensionnel des atomes===
 
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.
{{citation bloc|Quelles que soient les dimensions relatives de deux faces déterminées d'un même cristal, elles présentent toujours entre elles le même angle dièdre.}}
 
====La croissance des cristaux et leur forme====
La loi de constance des angles tient au fait que les cristaux se forment progressivement, généralement à partir d'une solution fluide concentrée en éléments chimiques. Un premier cristal minuscule se forme, puis grossit petit à petit par accumulation d'atomes sur ses faces. Des couches d'atomes s'accumulent sur chaque face, en se recouvrant progressivement. Les faces grossissent donc, ce qui fait augmenter le cristal de volume, mais ce processus ne peut pas changer l'angle entre les faces. Au passage, il est fréquent que telle face grossisse plus vite qu'une autre, si les conditions sont réunies. La vitesse de croissance d'une face est la vitesse à laquelle une nouvelle couche d'atomes est ajoutée en surface, c'est donc la vitesse de croissance du cristal perpendiculairement à la face et pas parallèlement. Les faces qui croissent le plus vite disparaissent généralement de la morphologie du cristal et se réduisent à des arêtes ou des sommets<ref>{{en}} M. Szurgot, « Velocities of Disappearance and Lifetime of Faces of Growing Crystals », dans ''Crystal Research and Technology'', vol. 26, n{{exp|o}} 5, 1991, p. 555-562, [http://dx.doi.org/10.1002/crat.2170260505 lien doi]</ref>{{,}}<ref>{{en}} Jolanta Prywer, « Three-dimensional model of faces disappearance in crystal habit », dans ''Journal of Crystal Growth'', vol. 155, n{{exp|o}} 3-4, 1995, p. 254-259, [http://dx.doi.org/10.1016/0022-0248(95)00169-7 lien doi]</ref>.
 
La loi de constance des angles tient au fait que lesLes cristaux se forment progressivement, généralement à partir d'une solution fluide concentrée en éléments chimiques. Un premier cristal minuscule se forme, puis grossit petit à petit par accumulation d'atomes sur ses faces. Des couches d'atomes s'accumulent sur chaque face, en se recouvrant progressivement. Les faces grossissent donc, ce qui fait augmenter le cristal de volume, mais ce processus ne peut pas changer l'angle entre les faces. Au passage, il est fréquent que telle face grossisse plus vite qu'une autre, si les conditions sont réunies. La vitesse de croissance d'une face est la vitesse à laquelle une nouvelle couche d'atomes est ajoutée en surface, c'est donc la vitesse de croissance du cristal perpendiculairement à la face et pas parallèlement. Les faces qui croissent le plus vite disparaissent généralement de la morphologie du cristal et se réduisent à des arêtes ou des sommets<ref>{{en}} M. Szurgot, « Velocities of Disappearance and Lifetime of Faces of Growing Crystals », dans ''Crystal Research and Technology'', vol. 26, n{{exp|o}} 5, 1991, p. 555-562, [http://dx.doi.org/10.1002/crat.2170260505 lien doi]</ref>{{,}}<ref>{{en}} Jolanta Prywer, « Three-dimensional model of faces disappearance in crystal habit », dans ''Journal of Crystal Growth'', vol. 155, n{{exp|o}} 3-4, 1995, p. 254-259, [http://dx.doi.org/10.1016/0022-0248(95)00169-7 lien doi]</ref>.
 
[[File:Nodulo Pirita.JPG|vignette|Nodule de pyrite qui montre des cristaux qui s'interpénetrent.|auteur=Jean-Baptiste Romé de L'Isle]]
 
DeTout plus,cela il faut savoirexplique que les cristaux naturels n'ont rarementpas toujours des formes parfaites à l'état naturel, c'est même peu fréquent. 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. La croissance de chaque face se fait à une vitesse très différente ce qui déforme le cristal, la croissance de certaines faces peut être bloquée par des obstacles mécaniques : les raisons sont nombreuses. 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'interpénetrents’interpénètrent, ce qui donne des ''macles'' assez jolies à regarder. Cela vient du fait que plusieurs cristaux ont grossit chacun dans leur coin avant de se cogner les uns aux autres, avant de fusionner ensemble.
 
===Les cristaux sont anisotropes===
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