Problématique;
Comment sont formés les cristaux ? Étude de cas : les cristaux de protéine.
TPE Cristaux
B. La structure des cristaux
Le cristal est un solide formé par la répétition périodique d'un motif. Ce motif peut être constitué d'une ou de plusieurs molécules ou ions et il est organisé à l'intérieur d’une unité de base appelée maille élémentaire. Cette maille est reproduite par translation dans toutes les directions, selon les paramètres du réseau cristallin (aussi appelés paramètres de maille) : 3 paramètres de dimensions (les distances a, b et c) et de 3 paramètres d'angles (α, β, γ).
La maille élémentaire et le réseau cristallin sont les paramètres géométriques qui définissent le cristal. Le motif désigne la matière (ion, molécule, protéine, acide nucléique) chimique ou biologique qui se trouve à l'intérieur d'une maille.
La maille peut s’organiser en quatre types de réseaux. Les points noirs représentent les nœuds (sommets de le maille).
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Le réseau primitif (P):
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Il y a aussi un réseau primitif propre aux cristaux de forme rhomboédriques (R) :
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Le réseau centré (I) :
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Le réseau à faces centrées (F) :
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Le réseau à base centrée (A, B ou C) :
1. Les mailles élémentaires
2. Les 7 systèmes cristallins
Auguste Bravais (1811-1863), physicien et minéralogiste français, a montré en 1848 que les différents types de cristaux peuvent se classer en 7 types de mailles définissant ainsi 7 systèmes cristallins.
On distingue 7 systèmes cristallins suivant la géométrie du cristal. En effet 7 polyèdres définissent les 7 systèmes cristallins :
A partir des réseaux (P ; I ; F ; A ou B ou C ; R), des sept systèmes et des axes, nous avons réalisé le tableau suivant :
3. Les 14 réseaux de Bravais
Il existe 14 possibilités d’association d’un système cristallin et d’un type de maille : les 14 réseaux de Bravais.
Les paramètres de maille