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Propriétés physiques des minéraux i 
 

Propriétés physiques des minéraux i : cristaux et clivage

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Les minéraux sont des substances inorganiques trouvés dans la terre, ayant des propriétés uniques qui aident à l’identification et l’analyse.

Nombreux minéraux présentent la structure cristalline. Ces matériaux cristallins ont fortement commandés des arrangements atomiques, composés de groupements atomiques, appelées cellules d’unité de répéter. Parce que les cellules sont identiques au sein d’un cristal, ils sont responsables de la symétrie du cristal sur le micro - et macro-scale.

Cette symétrie provoque des cristaux minéraux à casser ou fendre, d’une façon prévisible. Le clivage est la tendance d’un cristal à briser le long de plans structurels faibles. Ainsi, la façon dont un minéral fend donne un aperçu de sa structure cristalline.

Cette vidéo fera la démonstration de l’analyse des formes de cristal minéral macro-échelle en brisant des échantillons de minéraux et en observant leur clivage.

Solides cristallins comportent des atomes organisés en un motif répété, tandis que les solides amorphes n’ont aucune commande. Par exemple, le carbone se trouvent sous de nombreuses formes. Les atomes de carbone amorphe sont organisés au hasard, alors que les atomes en diamant sont disposés dans un cristal ordonné.

Un cristal est un tableau de cellules unité répétitive, identiques, qui sont définies par la longueur des bords de cellules d’unité et les angles entre eux. Ces répétés structures étendent infiniment dans trois directions spatiales et définissent les propriétés du cristal et uniformité.

Il y a sept cellules d’unité de base. La maille la plus simple, le cube, a des longueurs égales de bord et un atome à chaque coin. Ses variations incluent tétragonal et orthorhombique, qui possèdent des longueurs de bord différents.

Structures de cristal rhomboédrique possèdent parallèle similaire face à géométrie sans angles droits. Monoclinique et triclinique sont semblables dans la forme, mais avec des angles variés et des longueurs de bord. Enfin, la structure hexagonale est composée de deux faces hexagonales parallèles, avec six faces rectangulaires.

Les variations dans ces structures surviennent lorsque les atomes supplémentaires sont contenues dans le visage de cristal, appelées faces centrées ou dans le corps de cristal, appelés corps centré.

Lorsque les cristaux est cassés, ils ont tendance à s’attacher le long des plans de cristal structurellement faibles. La qualité du clivage dépend de la puissance des liens dans et à travers le plan. Bon clivage se produit lorsque la force des liaisons au sein de la place sont plus forts que ceux à travers le plan. Clivage pauvre peut se produire lorsque l’adhérence est forte dans le plan de cristal. Cristaux peut-être se fendent dans une seule direction, appelée clivage basal, ce qui entraîne deux faces clivées. Il en résulte de fortes liaisons atomiques à bord de l’avion, mais des liaisons faibles entre les plans.

De même, cristaux peut-être se fendent dans deux directions, en raison de deux plans faibles, entraînant quatre faces clivées et deux faces fracturées. Formes cubiques et rhomboédriques résultent de clivage dans trois directions. Les formes octaédriques et dodécaédrique proviennent de quatre et six plans de fractures, respectivement.

Certains minéraux ne cleave le long d’un plan de cristal, en raison des liens solides dans toutes les directions et produisent plutôt rupture irrégulière.

Maintenant que nous avons couvert les bases de la structure cristalline et les différents types de clivage cristal, regardons ces propriétés dans des échantillons de minéraux réel.

Pour analyser les formes cristallines, d’abord rassembler un groupe d’échantillons de minéraux, tels que le quartz, halite, calcite, grenat, biotite et muscovite.

Placer l’échantillon sur la surface de l’observation. Faire tourner l’échantillon afin d’observer tous les côtés. Recherchez les faces du cristal, cristal arêtes et sommets de cristal.

Si possible, mesurer les angles interfaciales à l’aide d’un goniomètre. Pour ce faire, posez un côté du goniomètre sur un visage particulier de cristal et l’autre côté du goniomètre sur une face adjacente. Puis lire l’angle.

Comparer les observations à l’ensemble des polyèdres cristallins caractéristiques. Répétez ces étapes pour les autres minéraux et notez les différences.

Des échantillons de quartz ont une forme cristalline hexagonale comme, comme indiqué par les 6 faces.

Le matériel de calcite, pièces scalenohedron forme, comme en témoignent les 8 faces de la structure pyramidale jumelées.

Halite, montre une structure cubique caractéristique, avec des angles de 90°.

Le grenat a angle surfaces avec 12 côtés, révélateur de sa forme de dodécaèdre.

Enfin, la biotite peut montrer une forme hexagonale apparente.

Ensuite, pour observer un clivage cristal, tout d’abord mis sur la protection des yeux.

Placez un morceau de quartz sur la surface de rupture. À l’aide d’un marteau, casser le morceau de quartz. À l’aide d’une loupe, observer le morceau de quartz pour des surfaces de clivage. Notez que quartz n’en a pas.

Les cellules de l’appareil dans le réseau cristallin de quartz ont des forces de liaison comparable égale dans toutes les directions, ce qui entraîne un cristal avec aucun avion préféré briser, appelée fracture conchoïdale.

Ensuite, répétez cette étape de rupture pour les autres échantillons. Utilisez une loupe pour évaluer les qualités différentes de clivage.

Lorsqu’il y a une énorme différence en forces de liaison dans une orientation particulière, comme entre les feuilles des groupements silicate dans le cas de mica, un clivage presque parfait est généré entre ces feuilles, appelée clivage basal.

Biotite et muscovite chaque affichent le clivage basal, avec un plan de rupture unique.

Halite affiche un clivage cubique, résultant de trois plans de clivage à 90°.

Calcite affiche un clivage rhomboédrique, résultant de trois plans de clivage à 120 et 60 °.

L’analyse de la structure cristalline est importante pour comprendre les types de minéraux présents dans le champ.

L’analyse quantitative de la structure cristalline peut être effectuée en utilisant la diffraction des rayons x, ou XRD.

Dans cet exemple, la structure cristalline de l’oxyde de fer a été synthétisée à partir d’un mélange d’hématite et de fer à haute température et de pression dans une cellule à enclumes de diamant. Le modèle de diffusion de DRX a été analysé tout au long de la réaction pour déterminer la structure cristalline.

Les résultats ont montré Debye lisse ou inégale, anneaux, qui indiquent la cristallinité. L’emplacement de chaque anneau élucide la structure cristalline, comme chaque anneau correspond à un plan de cristal.

Grâce à sa propriété de clivage planaire et par conséquent atomiquement plat, mica est fréquemment utilisé comme substrat pour l’imagerie des petites molécules.

Dans cet exemple, le mica est utilisé comme substrat pour l’imagerie des molécules photoréceptrices en utilisant la microscopie à force atomique, ou AFM. L’échantillon de protéine était adsorbé sur une feuille de mica fraîchement clivé et puis rincé avec un tampon.

L’échantillon a été imagé puis à l’aide d’une cellule de la liquide. Le substrat de mica activé l’imagerie haute résolution de l’échantillon de protéines grâce à sa surface plane atomiquement.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE aux propriétés physiques des minéraux. Vous devez maintenant comprendre les bases des cellules unitaires de cristal et comment déterminer les plans de clivage cristal. Merci de regarder !

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