Rapport entre molécule et cristaux

[speleos]

bonjour ,

Cela fait plusieure semaines que je me tourture l'esprit avec une question ,

est ce que en connaissant une molicule on est capable de déterminé la couleur , la dureté , la forme , le clivage ect ... d'un cristal ?

aussi comment expliqué qu'une molicule peut formé des mineraux tres différant comme par exemple TiO2?

merci pour vos future reponse

[me262]

Tiens , un gentil modo est passé par la et a corrigé le titre !!!

Bonsoir Spéléos ,

La réponse à ta question est non .

La même molécule peut donner plusieurs cristallisations différentes .

TiO2 est un bon exemple car on peut le rencontrer exprimé de 3 façons différentes : brookite , rutile et anatase .

Idem pour la forme , voir brookite , rutile et anatase .

Pour la couleur , les impuretés en fonction de leur genre peuvent en donner plusieurs pour la même cristallisation , voir les quartz ou les tourmalines .

Pour la dureté , en fonction de la cristallisation , elle sera différente aussi . Exemple le carbone : le graphite et le diamant .

me262

[le sablais]

Tiens , un gentil modo est passé par la et a corrigé le titre !!!

Bonsoir Spéléos ,

La réponse à ta question est non .

La même molécule peut donner plusieurs cristallisations différentes .

TiO2 est un bon exemple car on peut le rencontrer exprimé de 3 façons différentes : brookite , rutile et anatase .

Idem pour la forme , voir brookite , rutile et anatase .

Pour la couleur , les impuretés en fonction de leur genre peuvent en donner plusieurs pour la même cristallisation , voir les quartz ou les tourmalines .

Pour la dureté , en fonction de la cristallisation , elle sera différente aussi . Exemple le carbone : le graphite et le diamant .

me262

Eh oui ! Il faut bien justifier notre salaire !

le sablais

[Pablo87]

Mais pourquoi tu cries

[Papyfred]

C'est une bonne question, Pablo ! Il doit penser que nous sommes sourds !

Au moins Me262 n'aura pas eu besoin de bino pour lire sa question !

[rasc50]

Bonjour,

Juste quelques éléments de réponse de ce que j'ai compris il y a quelques années maintenant :

Si je me souviens de mes cours de chimie, les cristaux sont formés d'empilages ordonnés d'atomes, d'ions ou de molécules mais à ma connaissance la plupart des cristaux sont des empilages d'ions... dès que l'on a des molécules (assemblages d'atomes) on a des structures plus complexes qui ont tendance à donner des solides amorphes (par exemple les plastiques) ou semi-cristallin

Lors que l'on connait la structure cristalline on peut en déduire des propriétés macroscopiques mais la réalité est souvent un peu plus compliquée. Par exemple la couleur dépend en grande partie des défauts du cristal (impuretés...).

Pour comprendre que certains empilements donnent des minéraux différents il suffit de se convaincre qu'il y a plusieurs manière de ranger de manière ordonnée... Et l'ordre au niveau microscopique influence les propriétés macroscopiques (la compacité influence la densité, une symétrie différente influence le clivage...)

A+

[franck69]

Infos complémentaires :

Les cristaux moléculaires (empilement de molécules) peuvent donner des cristallisations très structurées.

Exemple : le saccharose, la glace et bien d'autres (même de grosses molécules comme des protéines)....

Je me suis amusé encore récemment à faire des cristaux avec de l'acide oxalique en solution saturée. Le résultat est vraiment très intéressant.

Bon, pour ce qui est de ce forum, les cristaux sont plutôt de type ionique.

Même si la différence entre empilement d'ions et molécules n'est pas si nette que cela. C'est plutôt un dégradé où il faut parler en pourcentage de l'aspect ionique ou covalent de la liaison entre les atomes.

Il y a deux types de différences dans un minéral :

- La nature de la maille cristalline (arrangement des atomes à l'échelle microscopique: caractérisé par les paramètres de maille : a,b et c (en nanomètre) et les angles entre les cotés de la maille ) : Exemples de mailles : hexagonal, cubique, monoclinique, cubique faces centrées, rhomboédrique.....

L'empilement des atomes (ou ions) va être conditionné par la pression et la température lors de la formation du cristal.

Une forte pression rapproche les atomes (les solides et les liquides sont un tout petit peu compressibles), le recouvrement de leurs orbitales atomiques diffère avec la distance interatomique et modifie la structure cristalline qui se forme.

On parle de alors de différentes variétés allotropiques.

Exemples : empilement d'atomes de carbone avec ces 2 variétés allotropiques (graphite : hexagonal et diamant : cubique f.c.)

La calcite avec le trimorphe dont on a parlé récemment sur le forum (3 variétés allotropiques).

De nombreux minéraux ont plusieurs variétés allotropiques

- Ensuite, pour une même variété allotropique, la maille cristalline restant la même (hexagonal par exemple), la forme macroscopique du cristal (appelé habitus) peut prendre de nombreuses formes.

Chaque habitus doit avoir une explication à sa formation. Des explications ont déjà circulées sur le forum (cristaux de fluo rectangulaires dû au sens de circulation du fluide.... la maille cristalline ne se répète pas de manière régulière dans les trois dimensions).

Perso je reste toujours étonné par la forme de simples pointes de quartz.

Pourquoi cette terminaison en pointe ? Quelqu'un apportera peut-être des réponses sur ce sujet.

[rasc50]

Bonsoir franck,

Merci pour ton complément d'infos... Je suis d'accord qu'il existe des cristaux "moléculaires" (au moins au niveau macroscopique) mais qu'en est-il au niveau microscopique? J'ai du mal à imaginer le saccharose dans une maille élémentaire (On a déjà de nombreux défauts dans des structures "basiques"). Peux tu m'éclairer sur ce point ? Merci

[franck69]

Bonsoir Rasc50,

Il existe les mêmes mailles cristallines pour les solides moléculaires que pour les solides ioniques. Le saccharose cristallise en monoclinique, par exemple. Un coté de la maille correspond à deux molécules de saccharose.

Je ne suis pas un spécialiste des défauts des solides moléculaires. Il doit bien y en avoir.

Il faut imaginer les molécules comme des boites d'oeufs qui s'imbriquent les unes dans les autres. Les forces de Van der waals assurant la cohésion entre les molécules.

Pour la petite histoire (désolé c'est un peu technique, plus pour les amateurs de chimie) le vin contient beaucoup d'acide tartrique qui cristallise à basse température dans les bouteilles. Comme cela n'est pas très apprécié par les consommateurs, une méthode consiste à ajouter de l'autre énantiomère de l'acide tartrique (molécule image dans un miroir de celle produite par la vigne) ce qui a pour conséquence de mettre de la pagaille dans l'organisation du cristal moléculaire et d'empêcher qu'il prenne de l'ampleur.

franck69

[Papyfred]

Exact ! les éniantomorphes de l'acide tartrique ont été étudiés par un très grand cristallographe, pharmacien, etc. un certain Pasteur…

Celui-là même qui déclarait que le vin est la boisson la plus hygiénique (ça plaira à Kayou), le cidre et la bière ne sont pas mal non plus ! (il en faut pour tous les goûts) de l'eau, du thé, du café, etc.

[Invité JoeldeParis]

Revenons à la question de départ que je reformule plus généralement :

Puis-je inférer la structure cristalline à partir d'une composition chimique donnée ?

Comme l'a dit Me262, aujourd'hui la réponse est non.

Bien que...

Les métaux natifs voire les corps simples sont souvent cubiques ou hexagonaux, la règle se généralise à mesure que la température tend vers 0 Kelvin.

Un phosphate sera probablement hexagonal etc.

La découverte d'une loi rigoureuse vaudra certainement le prix Nobel à son auteur.

Salut et cristallographie.

JB