Qu'est-ce que le "grain" d'une pierre ?

[Cerboney]

Bonjour à tous,

 

Au cours d'une étude je rencontre qu'une propriété physique dans un minéral dépend de la direction de son "grain". Mais je ne sais pas du tout ce que c'est, et trouve peu d'informations là-dessus. Je ne connais pas grand chose en minéralogie, et n'ai jamais vraiment observé de pierres. Ca me rappelle aussi le "grain" dans le bois, mais je ne sais pas là non plus ce que c'est vraiment, comment ça se matérialise.

 

Donc mes questions sont :

- quel est l'aspect, comment se présente ce "grain" ?

- qu'est-ce qui va permettre, qu'est-ce qu'il faut regarder, pour dire que dans un minéral la direction du grain se trouve là, plutôt qu'ailleurs, et pourquoi ?

- tous les minéraux ont-ils un "grain" ?

 

Merci à ceux qui pourront m'aider, si vous avez des photos pour illustrer ça serait encore plus parfait !

 

Cerboney

[Kayou]

Salut

Au cours d'une étude je rencontre qu'une propriété physique dans un minéral dépend de la direction de son "grain". 

 

Peux tu donner une plus large citation (références) du texte (étude) où tu as relevé ce problème de "grain" et de sa relation avec les propriétés physiques d'un minéral (roche= pierre, ou minéral ?).

[Cerboney]

Alors c'est un vieux texte qui parle de la pyroélectricité, sur des cristaux, et qui dit que les pôles électriques sont dans la direction du "grain". Il y a visiblement dans une telle observation quelque chose qui indique cette direction sur ou dans le cristal, et j'aimerais savoir comment ça s'observe, se manifeste.

[Kayou]

Peut-on avoir accès à ce vieux texte (de quelle année, quel auteur) ?

 

Sinon on peut  en profiter pour lire un peu...

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00205976/document

[Cerboney]

http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/52/443.full.pdf+html?sid=1b36f2f2-7289-4d1b-afb3-27bb2f525af7

 

La phrase est en italique vers le haut de la page 445 : "is always along the grain or shootings of the crystal". Il est fait mention quelques lignes plus bas aussi du "grain" d'une pierre d'aimant

[jean francois06]

Bonjour,

vieux texte en effet, une époque en plein essor sur l'électricité, en plein essor sur la cristallographie géométrique. Ce grain est sans doute les prémices de ce que Haüy allait appeler "molécules intégrantes" en 1774.

https://www.persee.fr/doc/rhs_0151-4105_1997_num_50_3_1284

 

De wikipedia : "La charge pyroélectrique dans les minéraux apparait sur les faces opposées d'un cristal asymétrique. La direction de propagation de la charge est généralement constante à travers un matériau pyroélectrique, néanmoins dans certains matériaux cette direction peut varier en fonction d'un champ électrique « proche ». Ces matériaux ont des qualités ferroélectriques. Tous les matériaux pyroélectriques ont des propriétés piezoélectriques, car les deux propriétés sont étroitement liées. Cependant, nous pouvons constater que certains matériaux piézoélectriques, du fait de leur structure cristalline symétrique, n'ont pas de propriétés pyroélectriques."

Les cristaux pyroélectriques appartiennent  aux classes de symétrie : 1, 2, m, mm2, 3, 3m, 4, 4mm, 6mm, soit 9 sur 32 classes.

Donc pour en savoir plus, les classes de symétrie, cristallographie géométrique etc...

 

Un complément : 

Figures issue de cette thèse : https://bu.umc.edu.dz/theses/chimie/BEN6089.pdf

 

 

[Cerboney]

Merci pour ces informations jean francois06 

 

Je pense que ton lien avec Haüy et les molécules des cristaux est assez juste. De ce que je connais de Haüy, ce grain pourrait donc être les aspérités sur les cristaux, qui indiquent des directions particulières, et que Haüy interprétera comme les bords des lames de superpositions composées de ses molécules intégrantes. Par exemple lorsque ces aspérités sont très sensibles sur les cristaux, c'est que d'après Haüy la cristallisation n'a pas été très régulière et qu'il y a en quelque sorte des manques, des lames de superposition incomplètes. Est-ce à ça que tu pensais ?

[jean francois06]

Il y a 9 heures, Cerboney a dit :

Merci pour ces informations jean francois06 

 

Je pense que ton lien avec Haüy et les molécules des cristaux est assez juste. De ce que je connais de Haüy, ce grain pourrait donc être les aspérités sur les cristaux, qui indiquent des directions particulières, et que Haüy interprétera comme les bords des lames de superpositions composées de ses molécules intégrantes. Par exemple lorsque ces aspérités sont très sensibles sur les cristaux, c'est que d'après Haüy la cristallisation n'a pas été très régulière et qu'il y a en quelque sorte des manques, des lames de superposition incomplètes. Est-ce à ça que tu pensais ?

Pas du tout. Je pensais simplement que depuis cette époque, on a découvert l’électron, les structures atomiques, que les systèmes cristallins s'expliquent par des positions d'atomes. L'état cristallin, c'est la répétition périodique dans l'espace d'un groupe d'atomes appelé motif cristallin, je pense que c'est cela le grain de ces textes anciens. 

 

Pour la pyroélectricité, il proposait d'utiliser cette propriété pour reconnaître des cristaux, même taillés,(plus possible de mesurer des angles).

Autre remarque, pour le quartz, qui est normalement piézoélectrique, certaines de ces macles ne le sont pas : Macle du Dauphiné et Macle du Brésil. Cela montre que c'est la symétrie du système ou son absence qui sont à l'origine des effets piézoélectriques et pas des défauts dans le réseau. 

En conclusion, si tu veux savoir quel cristal est piézoélectrique, ou pyroélectrique, ce n'est pas en cherchant des défauts, mais en connaissant sa classe de symétrie que tu le sauras.

Tourmaline : 3m pyroélectrique

Quartz : 32 piézoélectrique

Un lien pour les groupes de symétrie : https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_space_groups

 

"Piézoélectricité et pyroélectricité La piézoélectricité est une propriété bien connue de certains minéraux, car elle est exploitée notamment dans les montres « à quartz » et les allume-gaz piézoélectriques. Ce phénomène correspond à la polarisation électrique du minéral sous une contrainte mécanique, ou au contraire, à une déformation du minéral lorsqu’il est soumis à un champ électrique. La pyroélectricité est moins connue : il s’agit de la polarisation électrique produite dans un minéral au cours d’une variation de température. Ces propriétés des minéraux sont évidemment liées à leur symétrie. Ainsi, les cristaux piézoélectriques et pyroélectriques ne peuvent pas posséder de centre de symétrie, car la présence d’un centre impliquerait automatiquement l’équivalence, par symétrie, des pôles positif et négatif du minéral. Le quartz [SiO2] est piézoélectrique, et la tourmaline [Na(Fe,Mg)3Al6(BO3)3(Si6O18)(OH)4] est pyroélectrique."

[Cerboney]

Apparemment, ce "grain" s'appelle maintenant "fil" pour le bois et "lit" pour les pierres, termes grâce auxquels je trouve plus d'informations qu'avec "grain".

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lit_(pierre)

 

Donc ça serait le sens dans lequel un minéral s'est accru par ajout de couches successives.

 

Le problème avec ton interprétation jean francois06 c'est de faire intervenir des atomes et des motifs cristallins, des concepts très postérieurs à la notion de ce grain. Les Anciens n'ont pas eu besoin de cela pour comprendre ce qu'ils entendaient par "grain", ce sont les observations de cette époque, presque tactiles, que je voulais connaître. 

 

Merci je pense que le problème est en partie résolu 

[jean francois06]

il y a 54 minutes, Cerboney a dit :

Apparemment, ce "grain" s'appelle maintenant "fil" pour le bois et "lit" pour les pierres, termes grâce auxquels je trouve plus d'informations qu'avec "grain".

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lit_(pierre)

 

Donc ça serait le sens dans lequel un minéral s'est accru par ajout de couches successives.

Je pense que tu mélanges roche et cristal, le lit ou fil dont tu parles est une notion de tailleur de pierre (au sens roche, c'est à dire composée de minéraux). Je ne sais pas si les lapidaires, tailleurs de pierres fines ou précieuse utilisent le terme de fil.

Citation

 

Le problème avec ton interprétation jean francois06 c'est de faire intervenir des atomes et des motifs cristallins, des concepts très postérieurs à la notion de ce grain. Les Anciens n'ont pas eu besoin de cela pour comprendre ce qu'ils entendaient par "grain", ce sont les observations de cette époque, presque tactiles, que je voulais connaître. 

 

Merci je pense que le problème est en partie résolu 

La notion d'atome date des grecs, citation wikipedia : "La théorie atomiste, qui soutient l'idée d'une matière composée de « grains » indivisibles (contre l'idée d'une matière indéfiniment sécable), est connue depuis l'Antiquité, et fut notamment défendue par Leucippe et son disciple Démocrite, philosophes de la Grèce antique,".

Constater que des propriétés physiques dépendent de relation géométriques observables à l'oeil nu ne demande pas des connaissances atomistiques.

La loi sur la constance des angles a été pressentie par Nicolas Stenon en 1669, et formalisée en 1772 par Romé de L'isle. Mais déjà en 1619, Kepler, en 1665 Hoocke pensaient que l'aspect extérieur des cristaux est lié à un arrangement interne régulier de la matière. Toujours avec la calcite et ses propriètés optiques, la biréfringence, Huyghens en 1690 propose que celles-ci peuvent s'expliquer par des régles d'arrangement interne du cristal.

Le texte que tu mentionnes : 1761 

1774 Haüy "molécules intégrantes"

Premier goniomètre en 1782, Carangeot.

Bravais propose la structure réticulaire des cristaux en 1849. 

Première expérience de diffraction des rayons X en 1912 par  Friedrich et Knipping. Ce qui a permis de montrer par l'expèrience la nature ordonnée et périodique des cristaux.

 

 

[mr42]

RJ Haüy fut un génial précurseur très en avance sur son temps mais il ne disposait pas de la théorie atomique moderne et son vocabulaire est de ce fait obsolète.

Quand il parle de « molécules intégrantes », il faut y voir la maille élémentaire de la cristallographie actuelle. Les molécules ou les ions tels que nous les comprenons aujourd’hui correspondent plutôt à ce que RJ Haüy appelait « molécules élémentaires ».

Le mots grain correspondait et correspond toujours aux plages homogènes que l’on observe à l’oeil nu ou au microscope sur une roche magmatique (d’où l’expression « roche grenue ») ou un métal.

Le plus souvent un grain est un cristal unique. En métallurgie, on parle toujours de joint de grains pour désigner l’interface entre deux cristaux.

La direction du grain doit donc être une façon de désigner l’orientation des axes du cristal.

 

https://books.googleusercontent.com/books/content?req=AKW5QaeB237PAgy-gCDJskKSGCZ8TXb8qIxG-P5hkuIi2aD-eJIlNjRP_8cpKkyTg0FW_BVUepN5hrRChsY5I-JtBdteK4x-ffd_0tVqLU5oTJrMilCIuq26kcJq93TX5fWPM19hFaS3_5PfbewdkBGtDTAIwlyxW9xac0jyC8_hUvDh2mIGOW1kr2GTzYCETAKvwojadrtrAYdT0oDU9hnMRru8NdTM3xK0b6xUvWf3_QjQAaNbRdIRmIpkPc0JOCYbs11nlYhyIlXGA2YqYocgIrS9ArAqbw

[jean francois06]

@mr42Merci pour le lien.

[Cerboney]

@mr42 Merci pour le lien mais il marche pas chez moi ("forbidden"), c'était quoi le livre ? Bon je comprends assez ton explication, je vais voir le lien peut-être je comprendrais mieux. Après il faudrait que je vois ce "grain" sur des photos.

[jean francois06]

il y a 52 minutes, Cerboney a dit :

@mr42 Merci pour le lien mais il marche pas chez moi ("forbidden"), c'était quoi le livre ? Bon je comprends assez ton explication, je vais voir le lien peut-être je comprendrais mieux. Après il faudrait que je vois ce "grain" sur des photos.

Il y a 4heures, j'ai pu le voir et en effet maintenant l'accés m'est interdit aussi. Bizarre. Ici sur gallica : http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3898g/f66.double

 

De nos jour le terme de grain est encore utilisé, pour les fers à lisser.

"

Quelles sont les propriétés de la tourmaline ?

S’ils ne sont pas dotés de plaques en céramique, les fers à lisser peuvent être en tourmaline. Ce matériau, qui est en réalité une pierre semi-précieuse généralement associée à la céramique pour la composition de plaques lissantes, présente des propriétés similaires à la céramique, mais légèrement enrichies. Un tourmaline fer à lisser s’avèrera donc particulièrement performant. En pratique, la tourmaline est beaucoup plus glissante en raison de ses grains plus serrés. Souvent complétée par la technologie ionique, elle renferme aussi des ions négatifs qui sont libérés en entrant en contact avec les cheveux sous la chaleur. Ces propriétés expliquent le succès du lisseur tourmaline ionique. Il faut savoir que la tourmaline convient particulièrement aux cheveux sensibles et fragilisés. En plus de la technologie ionique, la tourmaline peut être associée à un système infrarouge, chauffant ainsi les fibres capillaires de l’intérieur vers l’extérieur pour un meilleur lissage. La chaleur infrarouge referme également les micro-écailles du cheveu, retient l’humidité et donne ainsi à la chevelure un aspect plus soyeux, brillant et souple. Un fer tourmaline surprend par ses excellents résultats de lissage."

[mr42]

Le livre, c’est le Traité de Minéralogie de René-Just Haüy, édition de 1801 en 5 volumes.

Il est dans le domaine public, en cherchant on trouve des versions libres de droits.

Il faut faire une recherche sur Google en spécifiant « livres » puis « outils » puis « Livres numériques gratuits sur Google ».

[Cerboney]

@jean francois06 Ce qu'on n'invente pas ! lol

 

Ah d'accord c'est le "Traité de minéralogie".

 

Merci les gars, je reviendrais si j'ai d'autres questions là-dessus