Structure cristalline

“ Le fer soumis à des ébranlements prend quelquefois une structure non seulement grenue, mais entièrement cristalline. Le verre, recuit et chauffé à une température bien inférieure à celle de sa fusion, se dévitrifie et devient cristallin. On a dit avec raison que, dans le règne minéral, l'état amorphe est un état contre nature que tes corps tendent toujours à abandonner. Mais lorsqu'une masse a pris une texture cristalline, ses molécules restent en repos tant que l'équilibre de température persiste dans le milieu qui les environne. ”

“ Fusion; cristallisation; changement de texture. — Les roches, placées dans les circonstances ordinaires, peuvent, en vertu des forces moléculaires, prendre une texture plus ou moins cristaline. Mais évidemment cette structure cristalline sera d'autant plus prononcée que les molécules constitutives d'une roche se mouvront avec plus de facilité. Toute élévation de température ayant pour effet immédiat de diminuer l'adhérence des mole-
FUSION, CRISTALLISATION ”

“ Dans les matériaux solides de l'écorce terrestre, les grandes masses minérales avec la simple structure cristalline sont très-fréquentes : — les cristaux d'un grand volume et bien formés sont relativement très-rares. Le granit, que dans ma lettre précédente j'ai eu déjà l'occasion de te nommer, le granit est le plus bel exemple que je puisse te citer à ce propos. Ses composants ordinaires , intimement mélangés, possèdent une structure évidemment cristalline, mais ce n'est que dans les vides, dans les cavités de la roche, qu'ils se développent euxmêmes en cristaux bien déterminés. ”

“ Une foule d'édifices cristallins qui ont la forme d'un cristal simple cubique, sénaire, etc., et qui par suite, au premier abord, semblent être des cristaux simples homogènes de symétrie plus ou moins élevée, sont en réalité composés de n orientations., maclées entre elles, d'une substance cristalline homogène de symétrie moindre, mais dont le réseau a pour symétrie approchée la symétrie de la forme extérieure de l'ensemble. ”

“ Les cristaux se séparent, se complètent, se reconstituent : ils forment des corps géométriques, durs, baignant dans une masse amorphe, relativement molle et plastique : leur nombre augmente successivement : l’équilibre ne sera atteint que lorsque la masse tout entière sera devenue cristalline. On se représente quels déplacemens, prodigieux par rapport à leurs dimensions, les molécules auront dû s’imposer pour se transporter à travers la masse résistante, et venir se ranger à des places déterminées dans les édifices cristallins. ”

“ Les cristaux naturels, dont les formes changent souvent d'un gisement à un autre, sans que ces variations, le plus souvent, puissent être attribuées à des modifications de la composition chimique ou de la structure du cristal, donnent ainsi de nombreuses preuves de l'influence des conditions de cristallisation sur les formes cristallines. ”

“ CRISTALLISATION. La cristallisation, soit naturelle, soit artificielle, a lieu par la voie humide ou par la voie sèche, c.-à-d. par dissolution ou par fusion. Si l'on dissout un sel dans l'eau, et qu'on fasse évaporer ensuite une certaine quantité de ce liquide, le sel, au moment de se séparer, prend la forme cristalline. Si l'on fait fondre un métal, le bismuth p. ex., et qu'on le laisse ensuite refroidir lentement en décantant la partie encore liquide dès que le reste s'est concrète, on obtient de beaux cristaux de ce métal. ”

“ Les dimensions du cristal et les dimensions de la face ne comptent donc pour rien, mais ce qui importe dans l'étude des cristaux, c'est la pente ou l'inclinaison d'une face sur l'autre, en d'autres termes, l'angle de deux faces consécutives. Une suite de faces dans une relation symétrique, telles que le sont les six faces du prisme du cristal de roche, s'appelle en langage technique une forme cristalline, et les faces d'une forme quelconque, quelque
irrégulières que soient leurs dimensions et leurs apparences, sont toujours inclinées l'une sur l'autre suivant un même angle. ”

“ Lorsqu'on chauffe l'une des formes cristallines d'une substance polymorphe, en général la moins symétrique, on constate, très fréquemment au moins, que, dès qu'une certaine température est obtenue, la forme passe sans transition et brusquement à la seconde forme cristalline. ”

“ Gomment expliquer par l'attraction seule et la polarité des atomes, la formation de ce premier utricule, et surtout la conversion admirable des corps cristallisés, en architecture polyédrique d'espèce différente, suivant la diversité de la substance liquide ou gazeuse? N'est-il pas plus raisonnable de reconnaître ici une force sui gencrisqui contienne virtuellement la forme cristalline, qu'elle doit développer dans une matière donnée, et à l'influence de laquelle sont assujéties les forces attractives moléculaires ? ”

“ A chaque instant, lorsque des particules nouvelles s'adjoignent à l'édifice cristallin, elles peuvent adopter presque indifféremment l'une ou l'autre des positions d'équilibre, qui restent constamment réalisables. Nous savons par l'exemple de la macle é1 de la calcite que parfois même la matière cristalline peut passer de l'une à l'autre par action mécanique, après achèvement de la cristallisation. ”

“ Fig. 9.
supposé, l'axe verlical de la particule à base carrée n'est pas quaternaire, l'ellipsoïde est à trois axes inégaux ; la section faite par le plan parallèle à la base est une ellipse ; un rayon traversant normalement une lame parallèle à la base éprouve la double réfraction,
Fig. 10.
Fig. 11.
et la lame cristalline se colore de couleurs plus ou moins vives entre les deux nicols croisés.
Mais, d'après le principe général des groupements par pénétration, les deux orientations [1] et [2] des particules peuvent exister à la fois dans le même cristal. ”

“ Il est à remarquer que rien de tout cela ne nous oblige à imaginer, comme on l'a fait parfois (Bravais) , que le cristal se compose de molécules identiques distantes, identiquement orientées et placées chacune en un nœud du réseau. La matière peut être répartie d'une manière absolument quelconque dans la maille. Elle peut même être continue. L'hypothèse réticulaire n'est solidaire d'aucune hypothèse quelconque sur la structure de la matière, c'est-à-dire du motif. ”

“ HAÜY avait déjà remarqué (Traité de cristallographie, 822, t. I, p. 247) que, pour expliquer certaines propriétés physiques, il fallait admettre, entre les molécules, « des intervalles infiniment plus considérables que leurs diamètres ».
des cristaux. Ce quinconce, c'est le réseau cristallin, dont le rôle est essentiel dans toutes nos théories; les sommets du réseau, c'est ce que nous appelons les nœuds, sur lesquels viennent se centrer les molécules cristallines : autrement dit, les éléments matériels les plus petits qui puissent affecter la forme cristalline. ”

“ Lorsqu’un cristal est en voie de formation, dit Prin-ceteau dans sa thèse d’agrégation, si l’on vient à troubler le liquide dans lequel il se forme et grandit par les dépôts successifs de la matière cristallisable, la formation du cristal est arrêtée ou déviée dans sa marche. ”

“ En effet, dans la cristallisation la production d'une face A est due à l'action de forces ne dépendant évidemment que du milieu cristalligène, c'est-à-dire du milieu où se produit la cristallisation et du milieu cristallisé. ”

“ Hypothèse réticulaire de la structure du cristal.
Le réseau considéré ci-dessus n'est qu'un procédé géométri- , que d'expression de la loi d'Haüy, de même qu'en chimie l'atome n'est d'abord qu'un procédé d'expression de la loi des.
proportions multiples simples. Est-il possible, comme pour l'atome en chimie, d'en faire la base d'une théorie de la structure du cristal et de lui attribuer une réalité physique ?
Il faut pour cela que l'hypothèse soit d'accord avec tous les
faits connus. ”

“ Dans la nature, tous les corps cristallisés sont limités par une surface que l'on peut considérer comme passant par les centres de gravité des molécules limites, c'est-àdire que cette surface ne laisse aucun centre de gravité à l'extérieur de l'espace qu'elle détermine. En général, cette surface est quelconque, mais dans certains cas elle se décompose en plans et le corps cristallisé forme ce qu'on appelle un cristal et les plans qui limitent le corps cristallisé s'appellent les faces du cristal. ”

“ Nous avons jusqu’ici fait une bien petite part à la science, et pourtant les pierres précieuses, — et en général tous les cristaux, par leurs formes géométriques, par leurs propriétés mécaniques, par leur nature chimique, par leur poids, leur couleur, leur action sur la lumière, leur électricité, — nous offrent un développement immense d’applications de la physique des plus délicates et des plus savantes. Un cristal s’offre sous une forme régulière ”

“ En réalité, aucun des faits de la cristallographie n'autorise à croire que les particules premières du cristal, atomes ou molécules chimiques, sans doute déjà distantes entre elles, commencent ainsi par se grouper en petites masses -bien définies et immobiles, véritables unités physiques ayant une existence propre, qui s'espaceraient ensuite elles-mêmes à des distances beaucoup plus grandes que leurs dimensions pour former le réseau. ”

“ Quand un cristal se développe, la matière nouvelle s'ajoute en se superposant à sa surface extérieure et quand les corps cristallins prennent une forme arborescente, le premier cristal qui se dépose ne se développe point sous l'aspect d'un rameau de cristal, mais de nouveaux cristaux se juxtaposent extérieurement au premier, et la masse ainsi composée présente une forme arborescente. ”

“ CmsTALLISATION. — La cristallisation est donc le point de départ et l'aboutissement de tous les phénomènes. Un stade de l'évolution n'est terminé que lorsque, sous la forme cristalline, les molécules ont pu s'associer librement et opposer le maximum de résistance aux agents extérieurs. C'est dans l'homogénéité du cristal que paraissent le plus complètement réalisés cet ordre et cette symétrie, qui ne sont que la
1. Cette tendance à un équilibre réalisé par la symétrie se retrouve même dans le monde organisé. Les organismes vivants sont symétriques en principe. ”

“ La cristallisation s’opère quelquefois par l’addition et la combinaison des nouvelles substances : il se forme alors des sels à double base, à triple base..., qui cristallisent parce qu’ils exigent plus d’eau de cristallisation, tels que les différens prussiates. ”

“ Un cristal holoèdre est un cristal dont le motif et le réseau ont la même symétrie. Un cristal mérièdre est un cristal dont le motif a une symétrie telle que le réseau a nécessairement une symétrie supérieure.
Il ne faudrait pas croire pour cela que la notion de mériédrie soit une conséquence de l'hypothèse réticulaire. Elle est un résultat immédiat de la loi d'Haüy et ne nécessite aucune hypothèse. La structure périodique en donne seulement une image commode. ”

“ On déduit de là que la particule, et par conséquent le cristal, est uniréfringente quand elle a les éléments de symétrie du cube et qu'elle est uniréfringente suivant la direction de l'axe principal lorsque la particule a la symétrie du prisme droit à base carrée, à base régulière triangulaire, ou à base régulière hexagonale. ”

“ Nous arrivons à cette idée non seulement par suite de la disposition régulière des ombres, mais aussi parce que la même bande passe quelquefois à travers deux et trois systèmes compliqués sans s'interrompre, mais en se repliant suivant les stries de son système.
Les stries nous font voir, sans aucun doute, les traces de la structure intérieure du cristal.
Pour se manifester les stries intérieures n'exigent pas la présence des stries extérieures. Au contraire, il est nécessaire que la face du cristal soit dénuée d'inégalités, c. à d. qu'elle soit entièrement unie et brillante. ”

“ Si le réseau n'est qu'un artifice de langage géométrique, rien ne nous permet d'affirmer a priori qu'il doit avoir, comme toutes les propriétés physiques du cristal, au minimum la symétrie du cristal. ”

“ Sans aucune hypothèse, on dirait aussi bien :
Un cristal mérièdre est celui qui a une symétrie telle que l'ensemble de ses faces, considérées au point de vue de leurs seules directions est nécessairement plus symétrique que le cristal. ”

“ Quand, malgré les mauvaises conditions où se présente une solution, la cristallisation s'est cependant effectuée, on remarque que le cristal, non seulement renferme des impuretés, mais perd sa régularité, ou encore cristallise dans un système qui ne lui est pas habituel. ”

“ Dans certains cas cependant il y a doute. Si par exemple la forme cristalline a pour éléments de symétrie Λ3,3L2, C,3P le système réticulaire peut être ternaire ou sénaire. Dans le doute, on admet que les molécules sont réparties suivant les mailles du système ayant le moins d'éléments de symétrie.
§ IV. - REPRÉSENTATION GRAPHIQUE DES FORMES CRISTALLINES
Il est fréquemment nécessaire dans la pratique de représenter sur le papier la position relative exacte des faces d'une forme
cristalline. ”

“ En ce qui concerne en particulier les formes extérieures, toute face symétrique d'une autre par rapport à un axe, plan ou centre de symétrie du cristal jouit exactement des mêmes propriétés qu'elle. Elle a même éclat, même dureté, et notamment mêmes raisons de se produire dans telles conditions. De sorte qu'en général on voit exister ensemble, et développées à peu près également, toutes les faces symétriques d'une même face par rapport à tous les éléments de symétrie du cristal. ”

“ D'après la définition ci-dessus nous appellerons cristal aussi bien un fragment quelconque de cette masse, ou encore une masse cristallisée homogène dépourvue de faces planes (telle que les cristaux de quartz des granites qui, ayan comblé des vides dans une matière solide, ont pris la forme de ces vides et n'ont jamais de formes polyédriques propres) .
2e Remarque. — Il n'y a sans doute, dans la nature, aucune masse cristallisée qui soit rigoureusement homogène, non plus qu'il n'y a de gaz ou de liquides rigoureusement homogènes. ”