Comment se forment les cristaux ?

Les cristaux sont partout. Vous pouvez les trouver dans la nature, dans vos outils ou même dans votre cuisine.  Mais, vous êtes-vous déjà demandé comment se forment ces matériaux ? Les cristaux se forment lorsque des molécules chimiques s’alignent de manière ordonnée pour créer une structure avec des motifs répétitifs. C’est de la même manière que se forment les flocons de neige ! Lorsque l’eau gèle, elle provoque la formation de ces structures ordonnées. Les motifs uniques de chaque cristaux dépendent de nombreux facteurs tels que la température et le taux d’humidité au moment de leur formation. Découvrez plus d’informations sur la formation des cristaux.

Qu’est-ce qu’un cristal ?

Les cristaux sont des matériaux qui présentent une disposition très régulière et répétitive de leurs atomes ou molécules. C’est ce motif ordonné qui rend les cristaux si spéciaux ! Les atomes d’un cristal sont généralement disposés selon une grille tridimensionnelle, ce qui donne aux cristaux leur aspect étincelant caractéristique.

Les cristaux se forment à partir de solutions, ce qui signifie que les produits chimiques et les molécules qui les composent sont mélangés sous forme liquide. Lorsque ces molécules sont refroidies lentement, elles commencent à s’aligner de manière ordonnée. Plus les molécules refroidissent lentement, plus les cristaux sont grands et parfaits.

Les étapes de formation des cristaux

• Création d’un noyau

La première étape de la formation d’un cristal est la création d’un noyau. Cela peut se faire au hasard, mais les cristaux se formeront plus facilement si vous leur fournissez un petit germe pour commencer. Le noyau peut être formé par un grand nombre de choses, notamment des particules de poussière et de glace dans l’air, ou même un simple grain de poussière sur vos doigts !

• Cristallisation

La cristallisation désigne le processus par lequel les molécules s’alignent pour former un cristal. Cela se produit lorsque le noyau est entouré d’une solution qui contient les bonnes molécules. Les molécules de la solution vont se fixer au noyau et commencer à former un cristal.

• Croissance du cristal

Au fur et à mesure que le cristal se développe, de plus en plus de molécules sont déposées dans sa structure. La vitesse de croissance est déterminée par divers paramètres, notamment la température et l’humidité de la solution.

Les différents types de cristaux selon le processus de cristallisation

La cristallisation produit de nombreux types de cristaux différents aux propriétés uniques ! La forme et le motif produits par chaque cristal dépendent d’un certain nombre de facteurs, comme la température au moment de la formation.

Il existe plusieurs noms pour les formes qui se produisent dans les cristaux, dont les six formes principales ci-dessous :

Cubique : il s’agit de la forme la plus courante pour un cristal, avec six faces carrées qui se rencontrent à angle droit

Octaédrique : Cette forme comporte huit faces triangulaires et est une forme courante dans les cristaux à haute symétrie

Triclinique : c’est un cristal irrégulier avec trois axes principaux, ce qui permet d’avoir deux formes différentes en même temps !

Monoclinique : Ce cristal n’a qu’un seul axe de symétrie. Il contient des côtés inégaux qui se rencontrent à des angles autres que 90 degrés et se reconnaît à ses côtés obliques

Orthorhombique : Ce cristal possède trois axes de symétrie et des angles droits entre eux. Les formes sont rectangulaires

Hexagonal : C’est un cristal à six côtés avec deux axes de symétrie passant par le centre. On le reconnaît à ses bords incurvés.

Les différents types de cristaux

Les cristaux que l’on trouve dans la nature

Les cristaux ne sont pas toujours purs, ce qui rend difficile la détermination de leur composition exacte. Voici quelques exemples des minéraux les plus courants que l’on trouve dans la nature :

La fluorine (CaF₄) est un minerai qui contient du fluorure de calcium et de l’acide fluorhydrique (HF). Elle a longtemps été utilisée comme source de fluor, qui est un ingrédient clé du dentifrice et d’autres produits.

Le quartz (SiO₂) est le minéral le plus courant sur Terre, constituant environ 12 % de la croûte de la planète. On le trouve sous de nombreuses formes différentes, notamment le quartzite et l’améthyste.

La calcite (CaCO₃) est un minéral qui se trouve le plus souvent dans le calcaire et le marbre. C’est un ingrédient clé du ciment et il est utilisé pour fabriquer du plâtre de Paris.

Les cristaux cultivés en laboratoire

En laboratoire, nous pouvons créer des cristaux de n’importe quelles forme et taille en contrôlant les conditions dans lesquelles ils se forment. Cela nous donne une grande flexibilité en termes de ce que nous pouvons faire avec ces matériaux ! Voici quelques applications courantes des cristaux synthétiques :

– Les semi-conducteurs : il s’agit de matériaux utilisés dans les appareils électroniques pour contrôler la puissance de la lumière ou transporter des signaux.

– Les catalyseurs : ce sont des substances qui modifient la vitesse des réactions chimiques, les rendant plus efficaces et moins coûteuses. Ils nous permettent de créer de nouveaux matériaux utilisés dans un large éventail d’applications, notamment les produits pharmaceutiques et les moteurs d’automobiles !

– Cristaux de diamant : ils peuvent être utilisés comme abrasifs ou outils de coupe grâce à leur dureté. Ils sont également utilisés pour fabriquer des forets et les pointes de certaines aiguilles !

– Les verres : ce sont des matériaux qui peuvent être formés par un processus similaire à la cristallisation, mais dans lequel les atomes ne s’assemblent pas en cristaux. Les verres ont de nombreuses applications, notamment les vitres des bâtiments et des voitures, les lentilles des appareils photo ainsi que les fibres optiques qui permettent d’obtenir des images de qualité sur l’internet.

– Les lasers à semi-conducteurs : ce sont des appareils qui contiennent un semi-conducteur, ce qui permet d’obtenir un faisceau de lumière laser à haute énergie et à faible consommation d’énergie ! On trouve ce type de lasers dans les lecteurs de CD ou de DVD, ainsi que dans les lecteurs de codes-barres des supermarchés, des stations-service et de bien d’autres endroits !