Comment se forment les cristaux ? L'exemple des cristaux géants de Naïca.

Big Bang Science

Dans ce 3e extrait de notre vidéo sur les cristaux géants de Naïca, on vous explique comment les cristaux se forment dans la nature, en compagnie de W. White :)   Erratum ! Dans le cas du sel (et de tous les cristaux ioniques), les atomes du cristal sont déjà sous forme d'ions : le réseau se brise quand on le plonge dans l'eau.   La vidéo complète :  https://www.dailymotion.com/video/x9ildw8   SOURCES ET LIENS 📔📑   Articles généraux :  https://fr.wikipedia.org/wiki/Mine_de_Naica  https://en.wikipedia.org/wiki/Cave_of_the_Crystals  https://fr.wikipedia.org/wiki/Gypse   Au sujet des conditions de la cristallisation :  https://lemondeetnous.cafe-sciences.org/2015/07/des-cristaux-gigantesques/   Quelques vidéos 🎥  https://www.dailymotion.com/video/xl9sf7  https://www.youtube.com/watch?v=B9TSB37D1Ko  https://www.geo.fr/aventure/video-mexique-decouvrez-les-cristaux-geants-de-la-grotte-de-naica-162856  https://odysseedelaterre.fr/zoom-sur/la-grotte-de-naica-et-ses-cristaux-geants  https://www.nationalgeographic.com/science/2007/04/giant-crystal-cave-mexico-mystery-solved/  https://www.youtube.com/watch?v=HeiMfLmJtzk

Transcript

00:00Pour comprendre comment ils ont pu atteindre ces tailles gigantesques,

00:03il faut d'abord s'intéresser un peu au processus de formation des cristaux.

00:07Dans une majorité des cas, les cristaux se forment dans l'eau.

00:10L'eau contient naturellement des éléments chimiques, souvent appelés minéraux,

00:13comme du chlore, du sodium, du magnésium, du calcium, etc.,

00:16qui proviennent principalement des roches où l'eau circule.

00:19On en trouve donc dans l'eau du robinet et dans les bouteilles d'eau minérale.

00:23Vous trouverez la liste des minéraux sur l'étiquette.

00:26Prenons l'exemple du sel de table, dont les grains sont des cristaux

00:29constitués de milliards d'atomes de chlore et de sodium attachés ensemble.

00:34Lorsque vous les mettez dans l'eau, les atomes de chlore et de sodium se séparent

00:37et les cristaux se cassent.

00:39Le sel se dissout alors et semble disparaître.

00:42Mais les atomes ne se quittent pas à l'amiable.

00:44Le sodium part avec une charge électrique positive

00:47et le chlore avec une charge électrique négative.

00:50Et c'est pareil avec tous les autres minéraux qui se dissolvent dans l'eau.

00:53Ils se cassent en morceaux chargés soit négativement, soit positivement.

00:57Ces éléments chimiques portant une charge électrique sont appelés ions.

01:01Ces ions se comportent comme des aimants microscopiques qui cherchent à se réunir.

01:05Mais l'eau les en empêche.

01:08Les minéraux peuvent se dissoudre dans l'eau jusqu'à une certaine limite.

01:11On ne peut pas en dissoudre une quantité infinie.

01:14Par exemple, à température ambiante, on ne peut dissoudre qu'environ 375 g de sel dans un litre d'eau.

01:19Au-delà, le sel ne se dissocie plus.

01:23Il reste sous forme de grains de sel solides.

01:25Lorsqu'on atteint cette limite, on dit que l'eau est saturée.

01:29On peut augmenter cette limite de saturation en chauffant l'eau ou en augmentant la pression,

01:33ce qui se produit souvent dans la nature près des chambres magmatiques, par exemple.

01:37Cela permet de dissoudre davantage de minéraux dans l'eau.

01:40Ainsi, en chauffant un litre d'eau à 99 degrés,

01:43on peut y dissoudre 391 g de sel au lieu de 375.

01:47Si on laisse ensuite refroidir doucement l'eau salée, elle devient sursaturée.

01:53Elle contient alors plus d'ions qu'elle n'est censée pouvoir en contenir.

01:56C'est alors que les cristaux se développent.

01:58Il suffit d'une petite impureté pour que les ions se recombinent et se fixent dessus,

02:02créant alors ce que l'on appelle un germe de cristal.

02:06Les cristaux se développent alors à partir de ce germe.

02:09Comme les ions se recombinent toujours de la même façon,

02:11les uns au-dessus des autres, ils produisent des formes très régulières.

02:14Dans le cas du sel, ce sont des cubes.

02:18Pour qu'un cristal continue de pousser, il faut lui apporter sans cesse de la matière

02:21et il faut que les conditions de pression et de température ne varient pas trop.

02:25Cette croissance est assez lente et s'arrête dès qu'il n'y a plus de source d'ions.

02:29Cela paraît logique, mais on le précise quand même,

02:31parce que ce n'est pas évident pour tout le monde.

02:35Si certains cristaux peuvent grandir de plusieurs millimètres en quelques jours,

02:38d'autres cristaux prennent des centaines de milliers d'années pour gagner un centimètre.

02:43Dans la nature, l'eau charriant des minéraux sous forme d'ions est omniprésente

02:47et les cristaux poussent quasiment partout.

02:50Mais la grande majorité n'a pas le temps de pousser beaucoup,

02:53soit parce que les conditions changent,

02:55soit parce que la source d'ions, c'est-à-dire l'eau chargée en minéraux, s'est tarie.

02:59C'est pourquoi il est très rare de découvrir des cristaux dépassant le maître.

03:03Et c'est ce qui rend les cristaux géants de Naïka si extraordinaires.

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