FORMES RÉGULIÈRES : CRISTAUX

8 44. Longtemps avant que la minéralogie géométrique fût assise sur des bases scientifiques, on avait observé qu'un grand nombre de corps bruts se trouvent dans la nature sous la forme de polyèdres. Un des minéraux le plus anciennement connus sous ce

rapport est le cristal de roche, qui dut sa dénomination (4) à sa transparence et à sa limpidité , et l’on appliqua par suite le nom de cristal à tous les autres corps bruts qui offrent des formes analogues. Après avoir successivement enregistré les noms des substances qui se présentent avec ces caractères, on commença enfin à appliquer les mathématiques à leur étude, et Romé de Lisle (en 1772) décrivit un très grand nombre de cristaux dont il me- : sura les angles et détermina les proportions. Mais ces résultats , tout importants qu'ils sont, ne faisaient connaître que les cristaux isolés ; et s'ils devaient servir de fondements à une doctrine com- plète, ils n'en étaient encore que les éléments épars. Il fallait coordonner les faits, chercher leurs relations et leurs lois ; il fallait en ‘un mot créer la cristallographie, et c'est à Haüy qu'appartient la

(1) Du grec KpVorades, glace.

gloire de cette découverte. Nous expliquerons la théorie du célèbre minéralogiste ; mais il importe auparavant de dire un mot de la cristallisation, c'est-à-dire des procédés à l'aide desquels on obtient les cristaux , et des circonstances qui accompagnent et modifient | leur formation. |

& 45. En donnant la définition des formes régulières ($ 43), nous avons ditque les cristaux se produisent toutes les fois que les molécules peuvent obéir librement à la force de cohésion, au moment où elles s'agglomèrent pour donner naissance à un solide. Or, les molécules ne peuvent jouir de cette mobilité essentielle à la formation des cristaux que lorsque le corps est à l'état liquide ou à l'état aériforme. Par conséquent la première opération, l'opération essentielle dela cristallisation, consiste nécessairement à détruire la cohésion du solide que l’on veut cristalliser , c’est-à-dire à lui faire changer d'état, afin qu'il puisse ensuite reprendre librement l'état solide. Le moyen est la dissolution, et, pour faciliter cette dissolution, la réduction en petites parcelles. Une fois qu’à l’aide du dissolvant, les molécules du corps ont acquis cette indépendance et cette liberté nécessaires à la formation du cristal, il est clair qu'il faut ensuite faire disparaître la cause de la dissolution, afin que le solide puisse se former. La seconde condition importante dans la cristallisation est donc la soustraction du dissolvant.

Les agents ordinaires de dissolution sont l'eau , ou tout autre liquide, et le feu. Le procédé de dissolution par les liquides se nomme plus spécialement solution; les procédés de dissolution par le feu sont la fusion et la sublimation. Quel que soit le dissolvant auquel ils cèdent, que ce soit un liquide ou le calorique, les corps, selon leur nature, en exigent une certaine quantité, ou un degré déterminé, pour se dissoudre,

846. Il y a deux manières de faire cristalliser par les liquides : tantôt on dissout dans le liquide chauffé, puis on laisse refroidir la dissolution : tantôt on abandonne la dissolution à une évaporation: spontanée, ou on la soumet à une douce chaleur. Quand le liquide contient autant de solide qu'il en peut dissoudre , on dit que la solution est saturée.

Si par le premier procédé il se forme des cristaux , c'est que le liquide a plus dissous de corps à chaud qu'il n'en peut contenir à froid , et que la portion excédante se dépose nécessairement par le refroidissement. S'il se forme des cristaux par le second procédé, c'est que la liqueur, en s’évaporant, diminue de volume et devient

bientôt incapable de tenir en dissolution tout le corps qu'elle contenait d’abord; la portion excédante du corps se dépose.

On peut faire évaporer encore le résidu d'une première cristallisation, et conduire l'opération jusqu'à la dernière goutte de liquide , si le corps dissous est bien pur. La portion du dissolvant qui reste sur les cristaux, après leur formation, et qui contient encore des particules de corps dissous, s'appelle eau-mère.

$ 47. Il faut bien distinguer entre eau-mère, et eau de cristallisation. En effet, l’eau retenue par les cristaux s'y trouve sous deux formes : ou bien elle y est libre, engagée seulement entre leurs particules, comme emprisonnée dans le solide, et peut dès lors être absorbée par un moyen quelconque: elle n’est autre chose qu'une certaine quantité d'eau - mère entrainée mécaniquement pendant le dépôt ; ou bien elle est combinée chimiquement avec chaque particule du cristal, et y entre en proportion déterminée, c’est alors l’eau de cristallisation.

La quantité d'eau-mère enfermée entre les particules d’un cristal le rend plus ou moins impur, suivant qu'elle contient ellemême plus ou moins de substances étrangères : aussi, pour obtenir des cristaux plus purs, les débarasse-t-on de leur eau-mère par des dissolutions et des cristallisations répétées.

La proportion d’eau de cristallisation varie suivant les cristaux. Certains n’en contiennent pas; d’autres peuvent tantôt en prendre et tantôt en être privés; d'autres enfin cristallisent avec une plus ou moins grande quantité de cette eau, suivant la tem- pérature à laquelle la cristallisation s'opère; et.ce que nous voulons

surtout faire remarquer ici, c'est que la forme d’un cristal varie selon qu'il ne renferme pas d’eau dans sa composition , ou qu'il en renferme telle ou telle proportion. C’est à l'eau de cristallisation que les cristaux doivent leur transparence, puisqu'ils deviennent opaques si cette eau leur est enlevée.

$ 48. Il existe aussi deux manières de faire cristalliser par le feu : tantôt on fait fondre la substance, on la laisse ensuite refroidir lentement jusqu'à ce que la surface présente une croûte, que l'on perce; puis on décante les parties intérieures encore liquides; tantôt on réduit la substance en vapeurs, et elle se cristallise à mesure que les vapeurs se condensent et passent à l'état solide,

Par le premier procédé, c’est-à-dire par la fusion, on obtient au fond du vase une couche cristalline, moulée sur les parois du vase, et qui prend la forme de géode ou cavité cristalline ; c'est ainsi qu'on se procure des cristaux de Soufre ou de Bismuth. Par le second procédé, c'est-à-dire par la sublimation , on obtient des

cristaux dans le haut du vase, qu'on a préalablement chauffé ail sa partie inférieure , et qu’on laisse refroidir ensuite; c’est ainsi. qu on peut se procurer des cristaux d’ hdi à d'Acide arsénieux, etc.

$ 49. Les divers procédés que nous suivons dans nos labora2 toires paraissent être ceux que la nature elle-même a employés pour la formation des cristaux. Ainsi le se! commun est retiré, dans divers pays, des eaux de la mer, des sources salées, du sein de la terre, toujours sous la forme cubique. Aïnsi dans les crevasses des terrains volcanisés en activité, à Stromboli par exemple, on trouve des cristaux de fer sublimés, du soufre, de l’arsenic suffuré, etc. Nous aurons occasion de citer dans la suite d’autres exemples.

$ 50. Outre ces conditions essentielles de cristallisation, qui découlent du principe même de la formation des cristaux, il en est d'accessoires et d’auxiliaires qui, bien qu'elles ne constituent pas l'essence même du phénomène, sont aussi d’une grande importance. Il enest qui influent sur la formation des cristaux : ainsi le contact de l’air et la présence de la lumière paraissent en général favoriser la cristallisation ; une pression atmosphérique déterminée est exigée par quelques substances pour qu'elles cristallisent ; la température et l’état hygrométrique exercent aussi une influence dont il est facile de se faire une idée.

$ 51. D’autres conditions influent sur le volume des cristaux : une grande concentration, une quantité considérable de dissolution, sont favorables à la formation de gros cristaux. La forme du vase n’est pas non plus indifférente : un vase long et étroit donne des cristaux plus volumineux , qu'un vase large et plat ; et il semble que la nature nous indique qu elle-même a recherché ces conditions quand elle a voulu produire de gros cristaux, car c’est toujours dans de grandes capacités, dans de vastes poches ou fours, c’est toujours au fond des fissures, que se trouvent les plus belles et les plus volumineuses cristallisations. L'’immersion d’un cristal déjà formé dans une dissolution semblable à celle où il a pris naissance , et la présence de corps déliés solides dans la dissolution, aident aussi au développement des cristaux, en offrant, en quelque sorte, un point de départ à l’action de la cohésion. C'est ainsi que le sucre candi se dépose sur des fils tendus dans le vase.

$ 52. D'autres conditions influent sur la pureté de la forme ; ce sont, en général, la lenteur de l’évaporation et le repos : ainsi, si l'on abandonne une dissolution à elle-même pendant plusieurs se2 maines , dans un endroit chaud où l’eau s'évapore peu à peu, et

où le vase qui contient la dissolution soit dans un repos parfait, les cristaux sont mieux marqués et plus gros; si, au contraire, on accélère la cristallisation par le mouvement, les cristaux sont mal configurés et petits. C'est par l'observation du premier procédé qu'on obtient le sucre candi; c’est par le second.qu'on obtient les cristaux mêlés er confus du sucre en pain.

$ 53. Enfin d’autres conditions, et ce sont les plus importantes au point de vue sous lequel nous envisageons maintenant la cristallisation, influent sur la nature même de la forme. Ces conditions sont, en général, la température de la dissolution, la nature du dissolvant et les matières que le dissolvant peut renfermer en méme temps que celles qui cristallisent.

Ainsi, pour citer un exemple de l'influence des matières étrangères présentes dans une solution, l’Alun, dans l'eau pure, cristallise en octaèdre complet (pl. 2, fig 4); si l'on ajoute de l'acide azotique à la solution, les quatre angles solides de cet octaèdre sont remplacés chacun par une face (pl. 2, fig. 3 ); si l'acide ajouté est l’acide borique, ou si l’on verse quelques gouttes de carbonate de potasse ou d'’ammoniaque , même si l'on agite dans la liqueur un carbonate en poudre, il se forme des cristaux cubiques (pl. 2, fig. 4).

Comme exemple de l'influence de la température, nous citerons la solution du même sel qui, saturée à 400°, donne des cristaux octaèdres (pl. 2, fig. 4); tandis que si elle saturée en vases clos, à une plus haute température , elle donne des trapézoèdres (pl. 2, fig. 41 ) et des dodécaèdres rhomboïdaux (pl. 2, fig. 7).

Nous pourrions trouver aussi un grand nombre d'exemples de l'influence de la nature du dissolvant; nous nous contenterons de citer ici le Cuivre, qui, précipité d'une solution saline sur une lame de fer, donne des cristaux qui se rapportent à une forme régulière d’une certaine nature (au cube), et qui, fondu, cristallise sous une forme régulière d'une nature tout autre ( prisme rectangulaire ).

Ces mêmes conditions paraissent avoir influé sur la forme des cristaux naturels, et les minéralogistes savent distinguer les localités d’où proviennent les cristaux par leur forme même, cette forme n’existant que parce que la substance a cristallisé dans tel ou tel milieu. Du reste, il faut remarquer que les substances qu'on a forcées de cristalliser sous une forme qu'elles n'auraient pas prise naturellement, ne persistent pas dans cette forme; les sels ainsicontraints tombent en poussière, les matières fondues très cohérentes se remplissent de fissures qui indiquent le travail intérieur d'un changement de cristallisation.

$ 54. Nous avons jusqu'ici admis la dissolution des corps solides: comme condition essentielle de leur cristallisation, ét c'est là en effet la règle la plus générale; toutefois on remarque, dans quelques cas, que les lois d'attraction moléculaire ont pu agir, même dans les corps solides, sans que ceux-ci aient passé par l’état liquide ou par l'état aériforme. Ainsi la barre de fer forgé qui sert d’essieu à une voiture, prend une structure cristalline que la cassure rend évidente ; ainsi le soufre cristallisé en aiguilles change bientôt de structure. Dans cés cas, la condition favorable réside probablement dans un mouvement interne, une sorte de vibration dés molécules, qui à pour cause des ébranlements mécaniques , ou des secousses déterminées par des variations de température.