TRANSFORMATIONS SECONDAI- RES DES FORMES PRINCIPALES
Il existe deux états allotropiques certains de chacune des trois variétés cristallines figurant dans le tableau précédent. Seules, les formes a sont stables à la température ordinaire : les formes P sont des modifications énantiotropes des formes a correspondantes et ne peuvent subsister qu’au-dessus de leur température de transformation Pour les trois variétés, l’équilibre entre les formes a et p est atteint rapidement.
L’a-quartz, ou quartz ordi- QUARTZ a ET P naire, se présente généralement sous forme de prismes hexagonaux, appartenant au système rhomboédrique, par conséquent de symétrie ternaire; il est uniaxe positif. Le P-quartz accuse au contraire une symétrie sénaire et appartient vraiment au système hexagonal.
Le passage de la forme a à la forme p est accompagné d’une variation brusque dans les propriétés physiques. C’est en étudiant la dilatation du quartz que H. Le Chatelier a découvert, en 1890, la forme p ; il a constaté les mêmes anomalies par les mesures de la polarisation rotatoire et de la double réfraction.
La transformation est réversible. Sa température a été évaluée par H. Le Chatelier à 570°- 575° ; en 1907, Mügge a obtenu 575° par l’examen des figures de corrosion ; enfin en 1913 Wright et Larsen ont fixé le point de passage à 575 ±2°.
D’après ces derniers auteurs, la réversibilité serait rapide et extrêmement sensible : une variation de 0°,1 de part et d’autre de la tempépature critique suffirait à provoquer la modification. Fenner aurait cependant constaté, dans le retour de la phase p 5 la phase a, un retard à la réversion, qui se produirait seulement à 570°.
L’a-quartz, résultant de la transformation du p-quartz, conserve, pour ainsi dire, son faciès originel et il a des formes cristallines un peu différentes de celles de Pa-quartz formé directement à basse température. Wright et Larsen ont pu ainsi discerner, parmi les roches quartzeuses, celles qui ont pris naissance au-dessus de 575° (granits, porphyres, etc.) et celles qui ont été formées au-dessous de 575° (quartz filoniens, par exemple).
Cristallisées .
Vol. 3. — N°6.
Juin 1920.
L’a-tridymite se présente TRIDYMITE a ET ? en plaques à contour hexagonal, constituées par des macles de microcristaux orthorhombiques, biaxes. La (3-tridymite appartient réellement au système hexagonal ; elle est uniaxe positive.
La transformation est rapide et réversible. Le point de passage a été fixé en 1890 par Mallard à 130° ±5° et en 1911 par Wright à 120°.
En 1913, Fenner aurait observé deux températures distinctes de transformation et il en conclut à l’existence de trois états allotropiques de la tridymite: les formes a, p, et P,. Le passage a, » — >■ p, se produirait à 117° ; le passage p( » — ► pt, à 163° ; les points de réversion ne seraient pas très nets.
Le fait que la tridymite naturelle est pseudohexagonale, tandis que la forme P est vraiment hexagonale, prouve que les cristaux de tridymite ont toujours pris naissance à des températures supérieures à la température critique ; les cristaux a ont gardé la forme géométrique des cristaux primitifs p.
L’oc-cristobalite est en CRISTOBALITE a ET p petits cristaux octaédrij ques, blancs, à macles
compliquées ; ces cristaux sont anisotropes, uniaxes négatifs et appartiennent en réalité au système quadratique. Par chauffage, ils deviennent subitement isotropes, en se transformant en p-cristobalite, qui est cubique. Ainsi s’expliquent les octaèdres de la forme «, résultant de la transformation, par refroidissement, de la cristobalite cubique, produite à haute température.
En 1890, Mallard a trouvé que la modification se produisait entre 175° et 180° ; cette valeur a été reconnue certainement trop basse. Ultérieurement, H. Le Chatelier a observé la transformation à 216°, sur une variété de silice, qu’il appelait silice X et qu’il a ensuite identifiée comme étant de la cristobalite. En 1911, Wright fixait le point de passage à 235°; en 1912, Endell et Rieke donnent 230°.
La transformation est, ici encore, rapide et réversible. Mais Wright avait déjà observé des retards, par des écarts de 10° à 20° de part et d’autre de la température critique. En 1913, Fenner trouve que, suivant le traitement thermique préalable subi par la cristobalite, le
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point de passage a » — * p varie entre 220° et 275°, la température de réversion variant, elle aussi, entre 200e et 240°. On rencontrera, pour le point de fusion de la cristobalite, une anomalie du même genre.
La silice précipitée, dont le SILICE AMORPHE caractère amorphe paraît
aujourd’hui démontré, peut être considérée comme une variété allotropique de la silice vitreuse. Il n’est pas douteux que cette dernière est la phase stable de la silice amorphe, aussi bien que la plus stable, à haute température, de toutes les variétés de silice. La silice précipitée serait au contraire une phase instable et il semble bien que, dans la nature, on assiste à la transformation progressive de la silice amorphe, produite à basse température, en silice cristallisée (opale, calcédoine).
De même, on a vu plus haut qu’à partir de 1000°, la silice précipitée se transforme progressivement en cristobalite. On ne saurait donc pas transformer directement la silice amorphe en silice vitreuse, sans passer par la phase cristallisée ; ceci serait d’ailleurs conforme à la loi générale, suivant laquelle on n’arrive à aller d’un état instable à un état stable qu’en passant successivement par les états intermédiaires de stabilité croissante.
Si cependant l’élévation de température est suffisamment rapide pour que les états intermédiaires n’aient pas le temps de prendre naissance, la possibilité apparaît d’un passage direct de la silice précipitée à la silice vitreuse. Il y aurait un avantage théorique assez notable à opérer ainsi, puisqu’on économiserait la chaleur de fusion, qui représente environ le tiers de la chaleur d’échauffement ; mais l’économie d’énergie calorifique, ainsi réalisée, serait plus que compensée par l’augmentation du prix de revient de la matière première.
