Cristallographie et ciments : Lexique de base

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Ce document a été réalisé dans le cadre de la journée CristalÔ! du 6 juillet 2014 organisée par le
CNRS et le Musée des arts et métiers. Ce support pédagogique grand public a été distribué sur
le stand « Mon cristal, c’est du béton » animé par Marie-Noëlle de Noirfontaine, Mireille Courtial,
Marcel Signes-Frehel, Laurent Izoret (ATILH) et Patrick Guiraud (CIMbéton).
Mireille Courtial, maître de conférence à l’Université d’Artois
Marie-Noëlle de Noirfontaine, chargée de recherche CNRS
Laboratoire des Solides Irradiés – LSI (CNRS/Ecole Polytechnique/CEA)
Vue au Microscope Electronique à
Balayage (MEB) des cristaux du clinker,
roche artificielle composant les ciments
courants
Clivage : facilité pour un minéral à se fendre sous contrainte faible selon des plans d’atomes
particuliers. Un minéral amorphe n’aura pas de plan de clivage et donnera une fracture «conchoïdale»,
en dents de scie et pointue, très coupante.
Cristaux de calcite : constance des angles entre les faces par clivage
Cristal : solide dont les atomes, molécules ou ions sont assemblés avec un espacement régulier,
spécifique pour un composé donné, dans chacune des trois dimensions de l’espace. C’est donc une
matière très organisée. Une maille élémentaire, décrite par ces espacements réguliers, constitue la
brique de base qui s’empile un très grand nombre de fois dans le solide. La plupart des minéraux sont
cristallisés, mais d’autres matières que les minéraux peuvent cristalliser dans certaines conditions :
la neige, le sucre, le chocolat…et même les protéines.
Les cristaux poussent et deviennent d’autant plus grands qu’ils ont de la place. Dans les roches, les
cristaux sont visibles à l’œil nu, quand ils ont pu croître dans une fissure ou autre cavité, sinon il faut
un microscope pour les voir.
De gauche à droite : deux cristaux naturels (pyrite
et fluorine) et un cristal artificiel de bismuth
Fondant : un fondant est un minéral qui permet d’abaisser le point de fusion d’un composé dans une
transformation à haute température. Travailler à plus faible température permet de diminuer la quantité de combustible et les émissions de CO2. Fluorine et chaux servent souvent de fondant. D’ailleurs
le nom de la fluorine vient du mot latin signifiant fondre, couler.
Gangue : dans un minerai, la gangue est l’ensemble des minéraux à intérêt mineur pour l’industrie
qui transforme le minerai. Par exemple dans un minerai de fer, c’est l’ensemble de tous les minéraux
mélangés à l’hématite et à la magnétite. Le plus souvent, la gangue contient des minéraux de silicates
et aluminates de calcium, à base d’oxydes les plus fréquents sur terre (SiO2, CaO, Al2O3).
Minerai de fer : gangue et cristaux de magnétite visibles ou non
Laitier : un laitier est un produit annexe (sous-produit) à la fabrication d’un métal, obtenu par
réaction chimique entre les minéraux constituant la gangue d’un minerai et le fondant ajouté dans un
four métallurgique (laitier de haut-fourneau, laitier de magnésium...).
A gauche : fluorine (fondant) - A droite : laitier de haut fourneau
Minerai : roche contenant des minéraux exploitables par l’industrie qui va transformer le minerai. Par
exemple le minerai de fer est une roche qui contient des minéraux (hématite et magnétite), qui sont
chimiquement des oxydes de fer. Cette roche sera transformée par une usine sidérurgique en fonte,
puis en acier (matériaux formés de fer).
Obsidienne (roche) qui provient de la trempe d’un magma :
solide amorphe qui ne se fracture pas selon des plans d’atomes. La fracture est conchoïdale.
Minéral ou inorganique : adjectif en opposition à organique (qui contient des atomes de carbone).
Polymorphisme : faculté que possède un composé chimique de se solidifier dans des structures
cristallines différentes (Exemple : calcite-aragonite), en fonction de la température, de la pression,
des impuretés, de la vitesse de refroidissement…
Deux polymorphes (à gauche : calcite ; à droite : aragonite) du composé
chimique CaCO3
Roches : composants naturels de la croûte terrestre, constituées par un minéral ou un assemblage de
plusieurs minéraux. Les seules roches qui ne contiennent pas de minéraux, sont les roches organiques
sédimentaires qui résultent de la décomposition du monde vivant :
• roches provenant de la décomposition des végétaux : tourbe, lignite, houille, anthracite
(= charbon), graphite...
• roches provenant de la décomposition des animaux : pétrole et gaz
Calcaire (roche) constitué de cristaux de calcite (minéral)
Trempe : chute brutale de température.
Verre ou solide amorphe : par opposition à cristal, matière désordonnée, souvent obtenue par
trempe, mais aussi par l’introduction d’atomes étrangers.
Contact : [email protected]
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