EMPILEMENT

Empilements de fruits sur un étal Chaque matériau est constitué d’un groupe d’atomes. À l’état solide, chaque molécule s’associe à ses voisines pour créer un empilement géométrique de telle façon que tout autre structure ou empilement demanderait un surcroît d’énergie pour obtenir l’édifice solide à l’équilibre.  En d’autres termes, l’édifice solide atteint est celui de moindre énergie. Empilement de billes de forme tétraédriques

Pour combiner des structures moléculaires dans un empilement, il n’y a pas une infinité de manières.  En se basant seulement sur des considérations de géométrie et surtout de symétrie, seules 230 formes cristallines peuvent être obtenues. La grande majorité de ces structures ont été observées.

Ces 230 structures  cristallines, par affinité de symétrie, peuvent être réarrangées en 32 classes  et ces classes se résument en 7 systèmes cristallins (Triclinique, Monoclinique, Orthorhombique, Quadratique, Hexagonal, Rhomboédrique, Cubique). Chaque système est défini par 3 axes et les trois angles entre ces trois axes. La présence ou l’absence d’éléments de symétrie déterminent chacun de ces systèmes.

Les solides qui s'empillent sans laiiser d'espace entre eux Les polyèdres les plus simples qui remplissent l'espace: cube, dodécaèdre rhombique, octaèdre tronqué, dodécaèdre rhombo-hexagonal, prisme hexagonal, prisme triangulaire, gyrobifastigium.

Exemple d'empilement de prismes hexagonaux: les nids d'abeille




CRISTALLISATION MINERALE

Selon les propriétés physico-chimiques des atomes ou des molécules qui composent les cristaux, ils sont reliés à leurs voisins de différentes façons.

On oublie généralement une huitième forme qui provient de mélanges hétérogènes très chauds refroidis très rapidement : c’est la vitrification qui donne, par exemple, l’obsidienne, l’opale ou la calcification de résine comme l’ambre.