LES CRISTAUX (Sciences et Techniques)

« dans l'étude de la structure microscopique des cristaux eut lieu dans les premières années du XX e siècle, grâce à la découverte des rayons X en 1895 par le physicien allemand Wilhelm Röntgen.

Les rayons X permettentd'obtenir les « radiographies » des cristaux.

Ce sont les images de diffraction grâce auxquelles les savantspeuvent remonter à la structure cristalline.

Cette technique, appelée diffraction aux rayons X, était pendantlongtemps la technique principale pour l'étude des solides.

Aujourd'hui, on utilise aussi des instruments plusmodernes et plus puissants, comme le microscope électronique et le microscope à effet tunnel, qui permettentd'obtenir de véritables photographies des cristaux au niveau microscopique. L'étude des cristaux, de leurs propriétés et de leur structure microscopique est très complexe.

Pour l'aborderavec succès, les savants ont dû introduire le cristal idéal, c'est-à-dire un modèle plus simple à étudier quireproduit de façon simplifiée toutes les caractéristiques principales d'un cristal réel.

Le cristal idéal est infinimentétendu et sa structure est parfaitement ordonnée et périodique ; tandis que les cristaux réels ne sont pasinfiniment étendus et leur structure peut présenter des imperfections qui rompent l'ordre périodique exact.Naturellement, le cristal idéal est seulement une abstraction, très utile aux savants, qui cependant n'existe pasdans la nature. LE RÉSEAU, LA BASE ET LA CELLULE ÉLÉMENTAIRE Un cristal idéal est construit par la répétition infinie dans l'espace d'unités structurelles identiques.

Dans le cas leplus simple, celui des cristaux monoatomiques, ceux constitués d'atomes d'un seul élément, l'unité fondamentaleest un simple atome.

En général, elle est constituée d'un groupe d'atomes appelé base.

La position de chaqueunité fondamentale, qu'il s'agisse d'un atome ou d'une base, est fixée par les points du réseau cristallin quiconstituent une sorte de « grille » de points ordonnés dans l'espace.

La structure du cristal est complètementdéterminée quand, à chacun des points réticulaires, est « accrochée » une base.

Dans les cristauxmonoatomiques, à chaque point du réseau correspond un atome, en général à chaque point du réseaucorrespondent les deux atomes (ou plus) de la base. Une autre notion très utile pour la description de la structure des cristaux est la cellule élémentaire.

C'est elleaussi une unité fondamentale qui se répète un nombre infini de fois dans l'espace pour former le cristal.

Il existede nombreuses façons de choisir la cellule élémentaire.

Dans tous les cas, elle contient un seul point du réseauet un nombre d'atomes égal à celui de la base.

Par exemple, chaque cellule élémentaire possible du diamant,qui est un cristal monoatomique constitué d'atomes de carbone, contient un seul atome.

Dans le chlorure desodium (le sel de table), constitué en revanche d'atomes de chlore et de sodium, la cellule élémentaire contient2 atomes. TYPES DE RÉSEAU, SYSTÈMES CRISTALLINS ET SYMÉTRIES Les points du réseau cristallin sont disposés dans l'espace de façon ordonnée et périodique.

Cependant, toutesles dispositions ordonnées de points dans l'espace ne constituent pas un réseau cristallin.

Dans la nature, ilexiste seulement 14 types de réseau regroupés en 7 systèmes cristallins fondamentaux : 1) système cubique, qui comprend 3 types de réseau : le réseau cubique simple, le réseau à faces centrées, leréseau à corps centré ; 2) système tétragonal, 2 types de réseau ; 3) système orthorhombique, 4 types de réseau ; 4) système monoclinique, 2 types de réseau ;. »