Cristallographie et ciments : Lexique de base

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)
Cristallographie et ciments :
Lexique de base
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).
Vue au Microscope Electronique à
Balayage (MEB) des cristaux du clinker,
roche articielle 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,
spécique 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.

Minerai de fer : gangue et cristaux de magnétite visibles ou non
De gauche à droite : deux cristaux naturels (pyrite
et uorine) et un cristal articiel de bismuth
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 ssure ou autre cavité, sinon il faut
un microscope pour les voir.
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 quan-
tité de combustible et les émissions de CO2. Fluorine et chaux servent souvent de fondant. D’ailleurs
le nom de la uorine vient du mot latin signiant 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).
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 : uorine (fondant) - A droite : laitier de haut fourneau

Polymorphisme : faculté que possède un composé chimique de se solidier dans des structures
cristallines différentes (Exemple : calcite-aragonite), en fonction de la température, de la pression,
des impuretés, de la vitesse de refroidissement…
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).
Deux polymorphes (à gauche : calcite ; à droite : aragonite) du composé
chimique CaCO3

Verre ou solide amorphe : par opposition à cristal, matière désordonnée, souvent obtenue par
trempe, mais aussi par l’introduction d’atomes étrangers.
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.
Infographies : Romuald Maurel, Ame en science / Conception, mise en page : Marine Lopes, CNRS
Crédit photos : Mireille et Marie Courtial / Photo MEB : Marie-Noëlle de Noirfontaine
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