th1 2cristauxa

Thème 1
z
Une longue
histoire de la
matière
z
Chapitre 1-2:
des édifices ordonnés: les cristaux
 Cristaux de Quartz (formule

chimique: SiO2)
z
Testez votre culture scientifique:
 1, le diamant et le sel sont des:

 a. roches
 b. cristaux
 c. solides carbonés
 2. on trouve des cristaux:

 a. dans les roches et chez les êtres
vivants
 b. seulement dans les roches
 c. dans les solides, liquides et gaz
z
Testez votre culture scientifique:
 1, le diamant et le sel sont des:

 a. roches
 b. cristaux
 c. solides carbonés
 2. on trouve des cristaux:

 a. dans les roches et chez les êtres
vivants
 b. seulement dans les roches
 c. dans les solides, liquides et gaz
z
3 états de la matière:
 solide, liquide, gazeux.

z
 Un solide peut se
État solide:
caractériser par sa formule
chimique: ex la glace:
formule chimique H2O
 mais aussi par la

disposition de ses entités
(atomes, molécules, ions
[anions ou cations] les unes
par rapport aux autres.
 Possibilité de former des

cristaux :
z
A. LA STRUCTURE DES
CRISTAUX
Grotte de Naïca (Mexique) avec cristaux

géants de gypse
z
1. LE CHLORURE DE SODIUM, UN EXEMPLE

DE CRISTAL
z
Le chlorure de sodium solide
 Doc page 30,

Le chlorure de sodium solide (présent
dans les roches, ou issu de
l’évaporation de l’eau de mer) est
constitué d’un empilement réguler
d’ions (Na+ et Cl-) : c’est l’état
cristallin.
z
Le chlorure de sodium solide:
 empilement réguler d’ions

(Na+ et Cl-) =état cristallin.
z
activité Minusc page 31
 Le chlorure de sodium forme

donc un cristal ionique de
maille cubique qui comporte :
 Un atome de chlore (ou de sodium
suivant représentation minusc) à
chacun des 8 sommets du cube ;
 Un atome de chlore (ou sodium) au

centre de chacune des 6 faces du
cube ;
 Un atome de sodium (ou chlore) au

centre du cube ;
 Un atome de sodium (ou chlore) sur le

milieu de chacune des 12 arêtes du
cube.
z
Variation du nombre de maille:
z
Structure du cristal à l’échelle
microscopique
 répétition dans l’espace

d’un parallélépipède
appelé maille, ici un
cube : on parle de
maille cubique.
z
Conservation à échelle microscopique
de la géométrie cubique

les cristaux d’halite
sont cubiques ;
 les trémies possèdent

une base carrée et
ressemble à une
pyramide creuse.
z
2. LA DESCRIPTION DES
STRUCTURES CRISTALLINES
z
Lien entre le microscopique et le
macroscopique:
z
Lien entre le microscopique et le
macroscopique:
z lien entre l’organisation à
l’échelle nanométrique et la
forme des cristaux à l’échelle
la maille cubique du macroscopique.
chlorure de sodium a Cristaux cubiques de
une arête de 0.56 nm sel gemme
z
Les sept systèmes cristallins
 Une structure cristalline
est donc définie par
une maille élémentaire
répétée
périodiquement.
 Un cristal est alors

défini par la forme
géométrique de la
maille, la nature et la
position dans cette
maille des entités qui le
constituent.
z
4 types de réseaux cristallins:
 Une structure cristalline
est donc définie par
une maille élémentaire
répétée
périodiquement.
 Un cristal est alors

défini par la forme
géométrique de la
maille, la nature et la
position dans cette
maille des entités qui le
constituent.
z
Cristaux les plus simples
 Les cristaux les + simples pvent être décrits par

une maille cubique que la géométrie du cube
permet de caractériser.
 La position de ces entités dans cette maille

distingue les réseaux cubique simple et
cubique à faces centrées.
z
Représentation des réseaux
cristallins:
 Ces réseaux peuvent

être représentés en 2
dimensions grâce à la
perspective cavalière:
 Voir exercice A
z
Pour aller plus loin: pages 34-35
 Comment déterminer les propriétés macroscopique

d’un cristal grâce à une approche géométrique ?
z
1ère notion: La multiplicité:

 La multiplicité Z d’une
maille est égale au
nombre total
d’atomes par maille.
z
Un exemple avec le cristal de Fer
 La multiplicité est
égale à la somme
des contributions
des atomes d’où:
z
2ème notion: la compacité
 En considérant que
les atomes sont
sphériques, et
tangents, on peut
exprimer la longueur
d’une arête de maille
cubique a, à partir de r,
le rayon d’un de ces
atomes.
z
Calcul de la compacité:
 Pour le polonium:
 r polonium= 0,168 nm
 Z=1
 2 moitiés d’atomes
par arête d’où a = 2r
 Donc c =
4 3
1∗ π 0,168.10−7
3
3 =0,52
2∗0,168.10−7
z
Remarque:
 D’où:
 La compacité est un 4
1∗ π 0,168 3
3
rapport.  c= 3 =0,52
2∗0,168
 Si on utilise les  soit 52 %

mêmes unités au
numérateur et au
dénominateur, les
conversions en cm
ne sont pas
nécessaires.
z
3ème notion: la masse volumique
 Ex pour le Polonium
de masse molaire
M=209 g.mol -1:
z
Pour aller plus loin:
 Multiplicité, compacité
et masse volumique
pour le cristal d’argent
 Sachant que Margent =

107,9 g.mol-1 et r argent =
0,145 nm
z
Cristal d’argent:
Voir théorème de Pythagore
 Z= 4
 a=
4 3
4∗3π 0,145
 c= 3 = 0,74
4∗0,145/√2
 ρ=
107,9
4∗6,023.1023
=10,38g.
4∗0,145.10−7 /√2 3
cm-3
z
Mais un composé de formule chimique
donnée peut cristalliser sous différentes
formes
  types de structures
cristallines ayant des
propriétés
macroscopiques
différentes.
 Ex. le graphite et le diamant:

 cristaux composés
d’atomes de carbone (C)
 mais structures cristallines
différentes  propriétés
(dureté, masse
volumique) différentes.

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 Cristaux de Quartz (formule

 1, le diamant et le sel sont des:

 2. on trouve des cristaux:

 1, le diamant et le sel sont des:

 2. on trouve des cristaux:

 solide, liquide, gazeux.

 mais aussi par la

 Possibilité de former des

Grotte de Naïca (Mexique) avec cristaux

1. LE CHLORURE DE SODIUM, UN EXEMPLE

 Doc page 30,

 empilement réguler d’ions

 Le chlorure de sodium forme

 Un atome de chlore (ou sodium) au

 Un atome de sodium (ou chlore) au

 Un atome de sodium (ou chlore) sur le

 répétition dans l’espace

 les trémies possèdent

 Un cristal est alors

 Un cristal est alors

 Les cristaux les + simples pvent être décrits par

 La position de ces entités dans cette maille

 Ces réseaux peuvent

 Comment déterminer les propriétés macroscopique

1ère notion: La multiplicité:

 Si on utilise les  soit 52 %

 Sachant que Margent =

 Ex. le graphite et le diamant:

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