« Cristallographie géométrique/Introduction » : différence entre les versions

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=== Thermodynamique ===
 
L'arrangement périodique des atomes dans un cristal correspond à une minimisation de l'énergie libre totale du système : un cristal est thermodynamiquement stable, au contraire des matériaux amorphes qui sont métastables. Certains composés chimiques existentpeuvent souscristalliser formedans cristallineplusieurs etarrangements amorpheatomiques différents, commesuivant leles dioxydeconditions de siliciumtempérature SiO{{ind|2}}et :de ilpression. existePar unexemple, verre dela silice amorphe, mais (SiO{{ind|2}}) peut cristalliser avec différentes structures, la plus connue étant celle du quartz α. La structure du quartz α est stable dans les conditions normales de température et de pression, alors que celle de son polymorphe de haute pression, la stishovite, n'est que métastable dans ces conditions (la transformation naturelle de la stishovite en quartz est cependant très lente et peut durer quelques milliers d'années). Sous pression atmosphérique, le quartz α, de symétrie trigonale, se transforme vers {{unité|573|°C}} en quartz β, de symétrie hexagonale. Au-dessus de {{unité|1470|°C}}, la cristobalite est la forme stable de SiO{{ind|2}}. Ainsi, la stabilité d'une structure cristalline dépend du domaine de température ou de pression considéré. Le passage d'un polymorphe à un autre lors de la variation d'une grandeur thermodynamique intensive comme la température ou la pression est appelé « [[Cristallographie géométrique/Transitions de phase|transition de phase structurale]] ».
 
Ci-dessous est illustré le polymorphisme du vanadate d'argent {{fchim|Ag|3|VO|4}}. Entre la température ambiante et {{unité|620|°C}}, {{fchim|Ag|3|VO|4}} subit deux transitions de phase structurales et a donc trois polymorphes qui se distinguent par l'arrangement des atomes dans le cristal<ref>{{en}} R.E. Dinnebier, A. Kowalevsky, H. Reichert et M. Jansen, « Polymorphism of {{fchim|Ag|3|VO|4}} », dans ''Zeitschrift für Kristallographie'', {{vol.|222}}, {{numéro}}8, 2007, {{p.|420-426}}, [http://www.oldenbourg-link.com/doi/abs/10.1524/zkri.2007.222.8.420 lien doi]</ref> :
Image:Ag3VO4 gamma crystal structure.png|{{fchim|Ag|3|VO|4}}-γ
</gallery></div>
 
Il existe aussi des composés chimiques qui existent sous forme cristalline et amorphe, et le dioxyde de silicium SiO{{ind|2}} en est encore une fois un bon exemple : il existe un verre de silice amorphe. L'arrangement périodique des atomes dans un cristal est celui pour lequel l'énergie libre totale du système est minimal. Un cristal est thermodynamiquement stable, au contraire des matériaux amorphes qui ne le sont pas. Les solides amorphes tendent donc à évoluer progressivement vers une forme cristalline, les atomes se déplaçant lentement mais surement vers leur position d'équilibre. Cependant, précisons que si les solides amorphes ne sont pas stables à proprement parler, leur évolution est tellement lente qu'on peut les considérer comme presque stables : ils sont dits métastables. Pour l'illustrer, reprenons l'exemple du quartz. Dans les conditions normales de température et de pression, la structure du quartz α est stable, alors que celle de la stishovite (son polymorphe de haute pression), n'est que métastable. La stishovite évolue donc en quartz α dans des conditions normales de température et de pression, mais cette transformation est très lente et peut durer quelques milliers d'années.
 
=== Cristal parfait et cristal réel ===
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