« Cristallographie géométrique/Introduction » : différence entre les versions

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===La stabilité des cristaux et leur polymorphisme===
 
[[File:Diag phase glace.svg|vignette|Diaggramme de phase de la glace.]]
Certains composés chimiques peuvent cristalliser dans plusieurs arrangements atomiques différents, suivant les conditions de température et de pression. Par exemple, la silice (SiO{{ind|2}}) peut cristalliser avec différentes structures, la plus connue étant celle du quartz α. 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}}. Si un même matériau peut cristalliser dans des formes différentes, c'est une question d'énergie et de thermodynamique. Un cristal cristallise dans un arrangement tel que son énergie libre soit minimale, mais l'arrangement de moindre énergie dépend des conditions de température et de pression. Il n'est pas le même suivant que la température soit élevée ou faible, que la pression soit forte ou non. 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]] ».
 
Certains composés chimiques peuvent cristalliser dans plusieurs arrangements atomiques différents, suivant les conditions de température et de pression. Par exemple, la silice (SiO{{ind|2}}) peut cristalliser avec différentes structures, la plus connue étant celle du quartz α. 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}}. Un autre exemple est celui de la glace, qui peut cristalliser dans plus d'une dizaine d'arrangements cristallin différents.
 
Certains composés chimiques peuvent cristalliser dans plusieurs arrangements atomiques différents, suivant les conditions de température et de pression. Par exemple, la silice (SiO{{ind|2}}) peut cristalliser avec différentes structures, la plus connue étant celle du quartz α. 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}}. Si un même matériau peut cristalliser dans des formes différentes, c'est une question d'énergie et de thermodynamique. Un cristal cristallise dans un arrangement tel que son énergie libre soit minimale, mais l'arrangement de moindre énergie dépend des conditions de température et de pression. Il n'est pas le même suivant que la température soit élevée ou faible, que la pression soit forte ou non. 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]] ».
 
[[File:Pure iron phase diagram (EN).png|vignette|Diagramme de phase du Fer pur.]]
 
Typiquement, les fortes pressions tendent à rapprocher les atomes les uns des autres, ce qui favorise les arrangements compacts où les atomes sont collés les uns aux autres. Les fortes températures favorisent au contraire des arrangements plus espacés, moins compacts. Mais ces deux règles sont parfois mises en défaut. Prenons le cas du fer, par exemple. A pression ambiante, il cristallise dans deux arrangements cristallins distincts : un arrangement dit cubique centré à température ambiante, et un arrangement dit cubique à face centrées à haute température. Le premier est paradoxalement moins compact que le second. Ainsi, si on chauffe du fer au-delà de 910°c, le fer change d'arrangement atomique et passe à un arrangement plus dense.
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