« Polymorphisme (chimie) » : différence entre les versions
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{{voir homonymes|Polymorphisme}}
En [[chimie]] et [[minéralogie]], le '''polymorphisme''' est la faculté que possède une [[substance chimique]] de cristalliser dans des [[Structure cristalline|structures]] différentes selon les conditions
Quand une substance peut exister sous plusieurs formes [[matière amorphe|amorphes]] avec entre elles des [[transition de phase|transitions de phase]] du premier ordre, on parle de [[polyamorphisme]].
== Polymorphisme ==
Généralement, chaque structure existe dans une région précise de [[température]] et de [[pression]] : son « champ de stabilité ». Si les paramètres évoluent hors de cette région, elle se transforme en une structure différente par [[transition de phase]], soit par [[clivage (chimie)|rupture]] et formation de [[Liaison chimique|liaisons chimiques]] (« transition reconstructive »), soit par simple déformation (« transition displacive »).
Exemple : CaCO
* l'[[aragonite]], polymorphe de haute température et haute pression ;
* la [[calcite]], polymorphe stable en conditions ambiantes ;
* la [[vatérite]], polymorphe [[métastabilité|métastable]], rare.
<gallery caption="Polymorphisme du carbonate de calcium" mode="packed">
Fichier:Aragonite Salsigne France.jpg|{{Centrer|[[Aragonite]]}}
Fichier:CalcitePau.jpg|{{Centrer|[[Calcite]]}}
Fichier:Vaterite2-San_Vito,_Monte_Somma,_Italy.tif|{{Centrer|[[Vatérite]]}}
</gallery>
== Transitions de phase ==
{{loupe|Transition de phase}}
=== Transitions reconstructives ===
Les transitions reconstructives ont besoin d'énergie pour se produire : il s'agit de transitions de phase du premier ordre. Si le changement des conditions physiques (température, pression) est abrupt, la phase initiale peut conserver sa structure hors de son champ de stabilité : on parle de « région métastable ». Ensuite, la structure tend à se transformer en celle qui correspond aux conditions physiques, mais le temps de transformation peut être important, éventuellement infini.
Exemple : la transformation du [[diamant]] en [[graphite]].
Parfois, une structure n'a pas de champ de stabilité : on parle alors de « phase métastable » ; elle se produit seulement comme phase intermédiaire entre deux autres phases, souvent une métastable et l'autre stable.
=== Transitions displacives ===
Les transitions displacives sont des transitions de phase du deuxième ordre. Comme elles se produisent à la suite d'une simple déformation de la structure, elles ne nécessitent pas de [[nucléation]] et il n'est pas possible de figer la structure initiale hors de son champ de stabilité.
Exemple : la transformation de [[Quartz bêta|quartz β]] en [[Quartz (minéral)|quartz α]], ou réciproquement, implique une simple rotation des tétraèdres [SiO{{ind|4}}]{{exp|4−}} qui partagent leurs sommets, sans aucune rupture de liaison chimique. Il n'y a donc pas de région métastable pour le quartz β, qui n’existe pas dans les conditions ambiantes.
== Polytypisme ==
Un cas particulier de polymorphisme est celui du polytypisme, où les différentes structures sont formées par empilement d'un module (dans la plupart des cas, une couche ou un feuillet) de structure et composition (presque) identique. Les polytypes diffèrent par le mode d'empilement (translation et/ou rotation) du module le long d'une direction : les deux paramètres de [[Maille (cristallographie)|maille]] dans le plan du module sont communs à tous les polytypes, alors que le troisième diffère.
Les polytypes sont distingués par des symboles spécifiques. Les symboles les plus employés sont ceux de Ramsdell, qui associent le nombre de couches dans la période du polytype au symbole correspondant au [[système cristallin|système cristallin ou réticulaire]] :
* ''A'' : anortique (triclinique) ;
* ''M'' : monoclinique ;
* ''O'' : orthorhombique ;
* ''Q'' : quadratique (tétragonal) ;
* ''T'' : trigonal ;
* ''R'' : rhomboédrique ;
* ''H'' : hexagonal ;
* ''C'' : cubique.
Exemples :
* la biotite-3''T'' est le polytype à trois couches, symétrie trigonale, de la [[biotite]] ;
* SiC-6''H'' est le polytype à six couches, symétrie hexagonale, de la [[moissanite]].
== Notes et références ==
=== Notes ===
{{références| groupe=alpha}}
=== Bibliographie ===
* {{article | langue=en | nom1=Lewis S. Ramsdell | titre=Studies on silicon carbide | journal=[[American Mineralogist]] | année=1947 | volume=32 | numéro=1-2 | pages=64-82 | lire en ligne=http://www.minsocam.org/ammin/AM32/AM32_64.pdf}}
* {{article | langue=en | nom1=A. Guinier | nom2=G.B. Bokij | nom3=K. Boll-Dornberger | nom4=J.M. Cowley | nom5=S. Ďurovič | nom6=H. Jagodzinski | nom7=P. Krishna | nom8=P.M. DeWolff | nom9=B.B. Zvyagin | nom10=D.E. Cox | nom11=P. Goodman | nom12=Th. Hahn | nom13=K. Kuchitsu | nom14=S.C. Abrahams | titre=Nomenclature of polytype structures. Report of the International Union of Crystallography Ad hoc Committee on the Nomenclature of Disordered, Modulated and Polytype Structures | journal=[[Acta Crystallographica Section A: Foundations of Crystallography|Acta Cryst. A]] | volume=40 | numéro=4 | année=1984 | pages=399-404 | doi=10.1107/S0108767384000842}}
* {{en}} A.R. Verma et P. Krishna, ''Polymorphism and Polytypism in Crystals''. John Wiley & Sons Inc., [[1966]] {{ISBN|0-471-90643-3}}.
* {{Ouvrage |langue=fr |auteur1=Michel Bauer |titre=Cristallisation et polymorphisme |sous-titre=Description du phénomène |éditeur=[[Éditions techniques de l'ingénieur |Techniques de l'ingénieur]] |collection= |lieu= |année=2004 |numéro d'édition= |volume=AF 3 640 |tome= |pages totales= |passage= |isbn= |lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=WxKhSn8uQC8C |id= }}.
== Articles connexes ==
* [[
* [[Polyamorphisme]]
* [[Polysomatisme]]
{{Palette|État de la matière}}
{{Portail|chimie|minéraux et roches|matériaux}}
[[Catégorie:Cristallographie]]
[[Catégorie:Chimie du solide]]
[[Catégorie:Polymorphisme| ]]
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