Cristallographie du quartz

[franck69]

Est-ce quelqu'un pourrait m'expliquer simplement (page web claires, par exemple) pourquoi les cristaux de quartz sont généralement avec une section hexagonale, alors que la maille cristalline est dite hromboèdrique ?

Je sais bien que dans dans la majorité des cas l'habitus et la maille cristalline ne se ressemblent pas, mais c'est tout de même agaçant cette forme hexagonale quasi générale. Je n'ai jamais vu un quartz rhomboédrique.

A travers les pages web qui explique cela aucune m'a permi de comprendre : soit je ne suis pas assez futé (géométrie dans l'espace), où je n'ai pas encore trouvé le site qui explique simplement la chose.

Autre question :

Y a t-il un lien entre :

- quartz alpha béta

- avec quartz droit / quartz gauche

et quartz levogyre et dextrogyre (notamment est-ce que les quartz levogyre et dextrogyre se forment à la même température (même variété allotropique))

Dans le vivant, il n'y a pas de mélange racémique pour espèce chimique donnée.

Est ce que dans le monde minéral on observe aussi bien des quartz dextrogyre et lévogyre (je pense avoir compris que cela correspond aux quartz gauche et droit)

Merci d'avance à celui ou celle qui pourra faire avancer un peu ma compréhension.

PS : Avec deux polariseurs je n'ai pas pu mettre en évidence la rotation de la lumière polarisée. (avec un cristal). est-il possible de le faire sans lame mince taillée dans le bon plan?

[Lionel-R]

En fait, ça ne pause absolument aucun problème, une section pseudohexagonale respecte tout fait la symétrie de la maille du quartz. Par ailleurs, si tu observes très attentivement les cristaux de certaines régions (Madan, Huanzala ...) tu observeras qu'en fait il y a trois grandes faces et trois petites faces qui s'alternent deux à deux, ce qui donne bien un axe d'ordre 3 et non un axe "apparent" d'ordre 6. Le quartz "rhomboédrique" existe, c'est l'habitus dit pseudocubique que l'on peu observer à Pégut et en Martinique sur le site de la Savane des Pétrification (il y en a d'autres évidemment). Pour la forme hexagonale comme dit, on doit pouvoir imputer les conditions physico-chimiques lors de la croissance des cristaux avec une énergie de surface similaires pour les deux types de face du coup elles ont la même surface.

Le quartz bêta est la variété haute température du quartz alpha. C'est une espèce minéral réellement hexagonale.

Le quartz droit et gauche c'est différent. Les tétradères SiO₄ peuvent s'enchainer en formant une hélice qui tourne vers la droite ou vers la gauche, ce qui donne deux groupes d'espaces pour le quartz : P3 ₁ 21 et P3₂21 . Rien à voir avec le quartz bêta dont le groupe d'espace est P6₃ je sais plus... désolé ^^ avec ce groupe d'espace je ne crois pas que l'on puisse avoir des formes gauches et droites, mais faudrait vérifier. Quartz lévogyre et dextrogyre c'est pareil que le droit et le gauche mais ça fait cette fois référence au sens de polarisation de la lumière.

Dans le vivant il n'y a pas de mélange racémique car toutes les réactions sont "asymétriques" et stéréospécifique. Une réaction avec un stéréoisomère ne donnera qu'un stéréoisomère bien précis et pas l'autre. C'est l'induction asymétrique si ma mémoire est bonne.

Je crois avoir répondu à presque toutes les questions, enfin je crois. Si tu ne comprends pas un truc, ou quelque chose n'est pas claire, ou que tu veux un complément, fais toi plaiz :)

[franck69]

Merci d'avoir pris la peine de répondre Lionel (je me doutais bien que se serait toi qui te collerais à cette tache).

En complément d'info j'ai deux questions :

Je ne vois pas comment en assemblant des rhomboèdres je peux arriver à une stucture de section hexagonale (Est ce que l'ange gamma de 120° de la maille rhomboédrique est responssable des angles internes de 120° de la section hexagonale?)

Je fais certainement une errreur de réflexion.

dernière question :

Est-ce que l'on a un mélange "racémique" des cristaux de quartz dans la nature?

Merci.

[Lionel-R]

Tu commets une toute petite erreur : la maille peut être décrite avec un rhomboèdre mais on peut aussi la décrire avec un prisme à base losange ou un prisme hexagonal. Du coup avec ces représentations on voit plus facilement une "pseudo" section hexagonale qui émerge, mais ce n'est qu'une impression parce que la forme de la maille n'a rien à voir avec la forme finale du cristal. Exemples hyper concrets, les spinelles qui ont une maille cubique et forment des octaèdres, les grenats, cubiques également formant des dodécaèdres rhombiques et cerise sur le gâteau, avec les micas monocliniques mais qui peuvent former de parfaits cristaux à section hexagonale. Par ailleurs tu noteras que calcite qui est réellement rhomboédrique (en fait le quartz est trigonal mais ya un bug dans la cristallo française du coup on confond les deux alors que c'est faux) peut présenter des cristaux à section hexagonale.

La forme du cristal dépend d'une part du groupe d'espace du cristal. Le groupe d'espace va déterminer l'ensemble des formes accessibles au cristal. Puis la nature va faire un tri entre les plans les plus denses à présenter en surface et pour finir le critère de l'énergie de la surface va finir le tri et on aura la forme du cristal. Cette forme est donc une image triple, symétrie de et dans la maille, liaison chimique et énergie de surface : un concentré de physique et de chimie pour le plaisir des yeux :D

Ensuite avec un petit peu d'imagination je peux te certifier que l'on peut refaire un cristal à section hexagonale en empilant des rhomboèdres :)

J'ai cru lire une fois qu'il y avait autant de quartz gauches que de quartz droits dans la nature ce qui est logique vu que ça ne coute rien en énergie d'avoir une forme ou l'autre. Pour les autres, je me risquerai à dire oui aussi mais je n'en sais pas plus.

[trenen23]

Bonsoir, je ne peux pas te le dessiner, mais effectivement si tu associes des rhomboèdres (trois, je crois) et si tu regardes face aux axes ternaires (je crois toujours) , tu retrouves une section hexagonale, ce qui semblerait vouloir dire que ton intuition est la bonne.

Serge

[trenen23]

Lionel, dans le cas des spinelles et des grenats, il ne s'agit pas de troncatures ?, pour les micas, il n'y a pas toujours une légère inclinaison sur z qui détermine l'appartenance au monoclinique ?

Merci, Serge

[Lionel-R]

Il ne s'agit pas de troncatures, je ne décris que des cristaux dont les plans correspondant aux faces appartiennent à la même famille : 111 pour le spinelle, 110 pour les grenats.

Pour les micas c'est tout à fait exact il y a une inclinaison suivant z, on peut l'observer sur certains échantillons mais sur d'autres non. Elle sera d'autant plus visible que le cristal sera long mais là encore ça dépend des échantillons.

[franck69]

Merci de vos efforts, mais pas facile à comprendre tout de même.

Au cas ou cela intéresse d'autres personnes voici un power point qui me semble pas trop mal fait. Il faut que je le digère en faisant appel à mes souvenir de cours de cristallo.

http://cge2010.impmc.upmc.fr/

Prendre le power point de Bernard Capelle "cours de cristallographie"