Composition chimique de la croute
1\ Répartition naturelle.
a\ Les huit éléments principaux.
Ces huit éléments comptent pour 98% du poids total de la croûte.
- Le plus abondant est l'oxygène, que ce soit en masse ou en volume. La croûte est aussi appelée oxysphère.
- Si : 27,7%
- Al : 8,1%
- Fe : 5,01%
- Mg : 2,1%
- K : 2,6%
- Ca : 3,63%
- Na : 2,85%.
b\ Les autres éléments.
- Quand le pourcentage est compris entre 0,1 et 1%, on appelle ces éléments des éléments mineurs : Ti, P, H.
- Quand le pourcentage est inférieur à 0,1%, on appelle ces éléments des éléments en traces : Cu, Zn, Pb, Ag, Au.
=> L'élément fondamental est le silicium ( Si ). Il permet la géochimie du Si et la formation du groupe des silicates.
2\ Agencement de la matière minérale.
Présent sous deux aspects ordonnés (cristallisé) et désordonné (amorphe).
a\ État amorphe
Matière amorphe
Exemple : Si dans les silex, dans l'agate.
Magma liquide constitué d'ions (mobiles et avec énergie) qui peuvent commencer à s'organiser : on va avoir des groupements mobiles les uns par rapport aux autres, qui vont se figer et leur énergie va baisser. On va obtenir un système stable qui atteindra un équilibre. Le résultat sera l'obtention d'une matière vitreuse.
Exemple : l'obsidienne, quand quelques cristaux sont apparus, on arrive au Pechtein.
b\ Matière en état ordonné.
Matière cristallisée
Ici, on a un refroidissement lent où l'énergie cinétique diminue jusqu'à disparaître. Le réseau est alors parfait et la matière est bien cristallisée.
c\ Conséquences sur les propriétés de la matière.
- La matière amorphe, isotrope. Les propriétés vectorielles sont identiques.
- La matière cristallisée est anisotrope : les propriétés vectorielles sont différentes dans la matière. Il y a une exception à ceci, quand les cristaux sont cubiques.
- Périodicité (répétition) avec des éléments de symétrie. Les ions se disposent de façon géométrique, selon un réseau à 3 dimensions : donc, les plans de densité ionique augmentent.
- Lorsque des plans de densité ionique sont faibles, il va y avoir apparition de faiblesse et donc de clivages (de cassures).
- Si la densité ionique est égale partout, il n'y a pas de cassure (comme par exemple, dans le quartz).
3\ Logique de l'état cristallin.
a\ Liaison de NaCl.
Le sodium et le chlore sont liés par une liaison atomique.
b\ Autres types de liaisons.
Différents types de liaisons atomiques
Dans un minéral, il n'y a pas qu'un seul type de liaison. On peut trouver des liaisons : métalliques, covalentes, de Van Der Waals.
Dans le cas du diamant, tous les atomes de carbone ( C ) sont liés par liaison covalente. Ce sont ces liaisons qui permettent au diamant d'être un des plus durs minéraux au monde.
La liaison la plus répandue dans le monde minéral est la liaison ionique.
4\ Coordination.
a\ Principe de la liaison.
L'agencement géométrique des ions dans le minéral dépend de deux principaux facteurs :
- la taille des ions;
- la valence des ions (électronégativité).Na+ et K+ ne peuvent se substituer.Na+ et Ca2+ ne peuvent se substituer.Mg2+ et Fe2+ ne peuvent se substituer.Al et Si ne peuvent se substituer.
- Na+ et K+ ne peuvent se substituer.
- Na+ et Ca2+ ne peuvent se substituer.
- Mg2+ et Fe2+ ne peuvent se substituer.
- Al et Si ne peuvent se substituer.
La taille définit la figure géométrique (sa forme).
b\ Motifs ioniques élémentaires.
Motifs uniques élémentaires
La règle de Pauling donne : Rc / Ra .
- Si 0,105 ≤ Rc/Ra ≤ 0,225 : la figure est triangulaire (polyèdre de coordination). Petit cation au centre. Exemple : CO3 : motif élémentaire.
- Si 0,225 ≤ Rc/Ra ≤ 0,414 : la figure est un tétraèdre. Le cation est au centre avec 4 anions autour (le nombre de coordination est 4). Exemple : SiO4, le motif élémentaire des silicates.
- Si 0,414 ≤ Rc/Ra ≤ 0,732 : la figure est un octaèdre. La cation est au centre, associé à 6 anions. Exemple, le NaCl.
- Si 0,732 ≤ Rc/Ra ≤ 1 : la figure est un cube. On trouvera un cation pour 8 anions. Exemple : Cs+Cl- (chlorure de césium).
Ces quatre formes sont des structures élémentaires.