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Esprit critique
Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Les cristaux, des édifices ordonnés
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire, photosynthèse et nutrition
Ch. 7
Énergie solaire et humanité
La Terre, un astre singulier
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L’Histoire de l'âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l'Univers
Son et musique, porteurs d'information
Ch. 11
Son et musique
Ch. 12
Le son, une information à coder
Ch. 13
Entendre et protéger son audition
Projet expérimental et numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 2
Activité 2 - documentaire
De la roche au squelette, les cristaux sont partout !
13 professeurs ont participé à cette page
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Introduction
Les cristaux sont omniprésents : des marais salants aux chaînes de montagnes, certains se trouvent même... dans les êtres vivants !
Comment explorer la diversité des cristaux autour de nous ?
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L'organisation et la structure d'un cristal
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Documents
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Doc. 1Les roches, des édifices de cristaux
Le granite est la roche majoritaire de la croûte continentale. Les formes et les couleurs des minéraux, observés à l'œil nu et au microscope polarisant, permettent aux scientifiques de les identifier.
Observation à l'œil nu d'un granite et de ses différents minéraux.
Q : quartz ; FelP : feldspath plagioclase ; B : biotite.
Observation au microscope polarisant d'un granite.
Q : quartz ; FelO : feldspath orthose ; FelP : feldspath plagioclase ; B : biotite.
Un cristal de quartz observé à l'œil nu et la modélisation moléculaire de l'organisation cristalline. La chimie du quartz a été établie par Berzelius à la fin du XIXe siècle. Il s'agit d'un minéral de formule chimique brute \mathrm{SiO}_2. Au début du XXe siècle, la mise au point de la cristallographie aux rayons X a permis d'identifier la structure cristalline du quartz, modélisée ici grâce au logiciel MinUSc.
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Q : quartz ; FelP : feldspath plagioclase ; B : biotite.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Observation au microscope polarisant d'un granite.
Q : quartz ; FelO : feldspath orthose ; FelP : feldspath plagioclase ; B : biotite.
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Un cristal de quartz observé à l'œil nu et la modélisation moléculaire de l'organisation cristalline. La chimie du quartz a été établie par Berzelius à la fin du XIXe siècle. Il s'agit d'un minéral de formule chimique brute \mathrm{SiO}_2. Au début du XXe siècle, la mise au point de la cristallographie aux rayons X a permis d'identifier la structure cristalline du quartz, modélisée ici grâce au logiciel MinUSc.
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Utiliser un microscope polarisant pour observer des lames de roches
Le microscope polarisant diffère du microscope optique de biologie car il
possède :
- Un polariseur et un analyseur qui polarisent la lumière (c'est-à- dire ne la laisse vibrer) dans un seul plan (alors que la lumière émise par une source lumineuse vibre dans toutes les directions).
- Une platine tournante à faire tourner durant l'observation pour la détermination des minéraux
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Le microscope polarisant permet de déterminer la texture de la roche et les minéraux qu'elle contient.
Avant toute observation : faire l'extinction complète
Installer le polariseur et l'analyseur en position croisée (angle de 90° entre les deux) : faire tourner l'analyseur jusqu'à obtenir l'extinction complète (« NOIR ») dans l'oculaire. Ne changez plus cette position.
Installer le polariseur et l'analyseur en position croisée (angle de 90° entre les deux) : faire tourner l'analyseur jusqu'à obtenir l'extinction complète (« NOIR ») dans l'oculaire. Ne changez plus cette position.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Étude en lumière polarisée non analysée (LPNA)
= avec le polariseur SANS l'analyseur.
= avec le polariseur SANS l'analyseur.
- Texture de la roche :
- Entièrement cristallisée avec gros cristaux = texture GRENUE
- Contenant des petits cristaux et du verre = texture MICROLITIQUE
- Détermination des minéraux par :
- FORME : globulaire, allongés, en baguettes…
- COULEUR NATURELLE : souvent terne, gris, brun, vert pâle, incolore, …
- RELIEF : si le minéral a l'air d'être « au-dessus » de la lame avec des contours marqués, on dit qu'il a un fort relief.
Etude en lumière polarisée et analysée (LPA)
= avec le polariseur ET l'analyseur. Penser à tourner la platine mobile !
= avec le polariseur ET l'analyseur. Penser à tourner la platine mobile !
- Couleurs de polarisation :
En LPA, de nouvelles couleurs apparaissent, souvent vives.
On ne détermine pas les minéraux d'après leur simple
couleur (car le fait de tourner la platine change les couleurs), mais par leur « ordre » de polarisation :
- couleurs "pales" = 1 er ordre
- couleurs "vives" = 2ème ordre - Macle :
Éclairement différent selon les zones du minéral. Rayures, plages colorées, ….
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Retrouvez une animation pour comprendre le principe du microscope polarisant en cliquant .
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Doc. 2Des cristaux dans le monde vivant
L'intérieur de la coquille de certains mollusques est tapissé de nacre.
a. Observation de la nacre et modélisation moléculaire de l'organisation cristalline.
L'observation à l'œil nu a. de l'intérieur de la coquille d'un nautile (Nautilus pompilius) montre la nacre aux reflets irisés. Au microscope électronique à balayage b., la nacre apparaît constituée d'un empilement de cristaux d'aragonite, formés par la précipitation ordonnée de carbonate de calcium \mathrm{CaCO}_{3}. Les cristaux sont collés entre eux par un ciment biologique qui ne représente que 5 % de la nacre. Cet assemblage se fait dans différentes directions, conférant à la nacre sa très grande solidité.
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a. Observation de la nacre et modélisation moléculaire de l'organisation cristalline.
L'observation à l'œil nu a. de l'intérieur de la coquille d'un nautile (Nautilus pompilius) montre la nacre aux reflets irisés. Au microscope électronique à balayage b., la nacre apparaît constituée d'un empilement de cristaux d'aragonite, formés par la précipitation ordonnée de carbonate de calcium \mathrm{CaCO}_{3}. Les cristaux sont collés entre eux par un ciment biologique qui ne représente que 5 % de la nacre. Cet assemblage se fait dans différentes directions, conférant à la nacre sa très grande solidité.
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Doc. 3Les flocons de neige, un ensemble de cristaux de glace
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Un flocon de neige. La forme du flocon dépend des conditions de température et d'humidité lors de sa formation.
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Minéral : solide naturel caractérisé par une composition chimique précise.
Roche : solide naturel composé d'un assemblage de minéraux.
Roche : solide naturel composé d'un assemblage de minéraux.
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Questions
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1. Doc. 1 Construisez une échelle permettant de classer
les différents niveaux d'organisation de la matière
dans un granite. Vous devez placer les éléments suivants : atome, maille, minéral, roche, cristal. Pour
chaque niveau, donnez un exemple tiré du document
et indiquez l'ordre de grandeur de taille.
2. Doc. 2 Réalisez, sur le même modèle, une échelle permettant de classer les éléments suivants : coquille, cristal, atome, molécule.
3. Synthèse Sur une carte mentale, représentez la diversité des cristaux de notre environnement et reliez les différents niveaux d'organisation de la matière.
Cliquez ici pour avoir accès à un espace de dessin
Cette fonctionnalité est accessible dans la version Premium.
2. Doc. 2 Réalisez, sur le même modèle, une échelle permettant de classer les éléments suivants : coquille, cristal, atome, molécule.
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Oups, une coquille
j'ai une idée !
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YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah