Systèmes cristallins
Les cristaux sont composées d'unités de croissance[1] disposées selon une structure répétitive tridimensionnelle, facilement représentée par un réseau de points/nœuds, où chaque point possède les mêmes premiers voisins et une certaine position dans l'espace fixe par rapport à toutes les autres particules de l'espace (molécules ; atomes ou ions).
Le réseau cristallin est formé par la répétition d'une unité appelée maille élémentaire ou cellule unitaire, caractérisée par un ensemble de paramètres appelés paramètres de maille définis par les dimensions a, b, c et par les angles \alpha , \beta , \gamma .
En 1848, Bravais a montré que les réseaux cristallins existant dans la nature sont de quatorze types différents qui se divisent en sept mailles élémentaires définissant ainsi sept systèmes cristallins.
Les cellules primitives sont indiqués par P,R ; les cellules de face centrée par F, les cellule de corps centré par I et les cellules de base centrée par C.
Les systèmes cristallins sont appelés primitifs si chaque maille élémentaire possède un seul point/nœud du réseau et non primitifs si elle possède plus d'un point/nœud du réseau. Par exemple le système cubique possède par cellule unitaire 8 points/nœuds partagés entre 8 cellules, ce qui fait 1/8 de point/nœud par cellule unitaire. Comme il existe 8 points/nœuds en chaque sommet du cube, la cellule possède un seul point/nœud et appartient donc à un système primitif.
Une autre caractéristique des réseaux cristallins est l'existence de symétrie(s), résultat des transformations de réflexion, rotation, inversion et rotation-inversion de la maille élémentaire. Les caractéristiques de chaque réseau de Bravais sont résumées dans le tableau suivant.
Système | Caractéristiques | Réseaux de Bravais | Symbole |
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Cubique | 3 axes égaux à angle droit : a = b = c α = β = γ = 90° | Simple Cube centré Faces centrées | P I F |
Quadratique ( ou tétragonal ) | 3 axes à angle droit : a = b ≠ c α = β = γ = 90° | Simple Centré | P I |
Orthorhombique | 3 axes inégaux à angle droit : a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90° | Simple Centré Bases centrées Faces centrées | P I C F |
Rhomboédrique | 3 axes égaux également inclinés : a = b = c α = β = γ ≠ 90° | Simple | R |
Hexagonal | 2 axes coplanaires égaux à 120°. Le 3ème axe à angle droit : a = b ≠ c α = β = 90° γ = 120° | Simple | P |
Monoclinique | 3 axes inégaux : a ≠ b ≠ c α = γ = 90°≠ β | Simple Bases centrées | P C |
Triclinique | 3 axes inégaux : a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90° | Simple | P |