Thème 1 : Une longue histoire de la matière
BO (Bulletin Officiel = ce qu'il y a écrit dans le programme) : L’immense diversité de la matière dans l’Univers se décrit à partir d’un petit nombre de particules élémentaires qui se sont organisées de façon hiérarchisée, en unités de plus en plus complexes, depuis le Big Bang jusqu’au développement de la vie.
Chapitre 1.2 : Des édifices ordonnés : les cristaux
BO : L’organisation moléculaire étant déjà connue, ce thème aborde une autre forme d’organisation de la matière : l’état cristallin (qui revêt une importance majeure, tant pour la connaissance de la nature - minéraux et roches, squelettes, etc. - que pour ses applications techniques).
Partie I - De l'atome à la roche
Point vocabulaire
Cristal = solide cristallin : solide dont les divers atomes sont arrangés de manière régulière selon une disposition fondamentale : la maille élémentaire - dont la répétition dans l'espace dessine le réseau cristallin. Du fait de cet arrangement, les propriétés physique d'un cristal varient selon la maille.
Lorsqu'un cristal peut se développer sans entrave, il prend naturellement une forme limitée par des faces planes, des arêtes et des sommets, il est dit automorphe. Dans le cas contraire il est dit xénomorphe (forme extérieure quelconque)
Maille élémentaire : agencement des atomes constituant le minéral. Quand la maille élémentaire est répétée de façon ordonnée dans l’espace, il se forme un cristal. Deux minéraux peuvent avoir la même formule chimique mais auront des mailles différentes et donc des agencements cristallins différents ce qui leur procure des propriétés physico-chimiques différentes.
Minéral : espèce chimique naturelle se présentant le plus souvent sous forme d'un solide cristallin
Roche : matériau constitutif des parties solides de la Terre et des corps célestes (planètes, satellites...). Les roches sont composées d'assemblages d'un ou plusieurs minéraux, cristallins ou vitreux.
Bilan
Connaissances :
Un composé de formule chimique donnée peut cristalliser sous différents types de structures qui ont des propriétés macroscopiques différentes.
Ainsi les minéraux se caractérisent par leur composition chimique et leur organisation cristalline.
Une roche est formée de l’association de cristaux d’un même minéral ou de plusieurs minéraux.
Des structures cristallines existent aussi dans les organismes biologiques (coquille, squelette, calcul rénal, etc.).
Savoir-faire :
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Distinguer, en termes d’échelle et d’organisation spatiale, maille, cristal, minéral, roche.
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Les identifier sur un échantillon ou une image.
Partie II - Structure et conditions de formation des roches
Point vocabulaire
Verre: solide amorphe principalement constitué de silice (SiO2)
Solide amorphe : solide dont les entités ne sont pas disposées régulièrement à l'échelle nanométrique (pas de maille cristalline). Il n'y a pas de minéraux visible
Bilan
Connaissances :
Dans le cas des solides amorphes, l’empilement d’entités se fait sans ordre géométrique. C’est le cas du verre. Certaines roches volcaniques contiennent du verre, issu de la solidification très rapide d’une lave.
Savoir-faire :
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Mettre en relation la structure amorphe ou cristalline d’une roche et les conditions de son refroidissement.
