Quelles origines physico-chimiques ?
Expérience
Notre but est d'expérimenter le phénomène de cristallisation* pour mieux le comprendre. Nous avons donc décider de faire cristalliser une solution de Sulfate de Cuivre (CuSO4).
Matériel :
- un agitateur magnétique chauffant
- un bécher remplit d'eau
- une solution de CuSO4 en poudre
- une spatule
Protocole expérimental :
On plonge l'agitateur dans le bécher puis on place le bécher sur la plaque chauffante magnétique.
On verse de la poudre de sulfate de cuivre dans le bécher remplit d'eau.
On agite jusqu'à saturation à chaud de la solution.
Puis, on laisse reposer quelques jours avant d'observer les résultats.
Interprétation
Le sulfate de cuivre se dissout au dans l'eau au fur et à mesure que la température augmente. La saturation maximale (la plus forte concentration possible de l'eau en espèces chimiques dissoutes) est donc de plus en plus élevée avec la chaleur. Au refroidissement la saturation maximale faiblit les espèces chimiques dissoutes dans l'eau sont donc redevenues solides, des cristaux se sont formés : les corps chimiques ont donc cristallisé après le refroidissement de l'eau.
Le sulfate de cuivre (CuSO4) a cristallisé sous forme de longs prismes rectangulaires eux aussi de dimensions très variées. La taille d'un cristal dépend du temps de cristallisation. En effet, comme la vitesse est une constante propre à chaque corps, plus le temps de cristallisation est long, plus les cristaux sont gros et réciproquement. Ce phénomène physique peut se comprendre facilement : 100 000 molécules mettront dix fois plus de temps à cristalliser que 10 000 molécules; en d'autres termes, il leur faudra dix fois plus de temps pour "s'accrocher" les unes aux autres mais la masse du cristal sera dix fois plus grande.
En conclusion, l'état cristallin est caractérisé par un arrangement régulier des atomes, des molécules et des ions suivant un modèle rigide appelé réseau cristallin. La maille du réseau est l'ensemble des particules dont la répétition régulière fournit le réseau. La plupart des corps solides sont cristallins, exception faite des verres et de certaines résines. Chaque produit essaie de former des cristaux d'une certaine forme. Une cristallisation s'amorce en présence d'un support et d'une baisse de température. Dans le cas des volcans c'est l'arrivée du magma à l'air libre qui provoque sa solidification* (refroidissement).