L’état cristallin existe dans de nombreuses structures naturelles : les minéraux qui constituent les roches, le squelette et les coquilles de nombreux organismes vivants.

ILes minéraux, principaux constituants des roches

Une roche est en général formée par l’association de plusieurs cristaux qui appartiennent à plusieurs espèces minérales. Le granite, par exemple, est une roche magmatique formée de trois minéraux principaux : quartz, mica et feldspaths (doc. 1). Plus rarement, certaines roches ne sont formées que d’un seul minéral : c’est le cas des quartzites constitués uniquement de quartz.

D’autres roches magmatiques, comme les roches volcaniques, sont constituées de cristaux disséminés dans un verre (doc. 1). Celui-ci est un solide amorphe (non cristallin), car il résulte de la solidification très rapide d’une lave, qui n’a pas laissé le temps aux cristaux de se développer, contrairement à une roche magmatique comme le granite qui a cristallisé très lentement et donc entièrement.

Doc 1 Deux exemples de roches magmatiques : à gauche, un granite ; à droite, une rhyolite

IILes structures cristallines chez les organismes biologiques

Des structures cristallines existent aussi chez les organismes biologiques qui fabriquent un squelette interne ou externe, comme la coquille des mollusques (huîtres, moules, escargot…) ou le squelette des coraux…

Le squelette des vertébrés contient aussi une partie minéralisée : le tissu osseux est composé pour environ 60 % de cristaux de phosphate de calcium.

D’autres cristaux existent aussi en dehors des squelettes, comme l’oxalate de calcium, un cristal insoluble dans l’eau, qui compose 70 à 80 % des calculs rénaux.

La coquille des mollusques est constituée de matière organique et essentiellement de carbonates de calcium synthétisés par l’organisme. Certaines coquilles sont en calcite, d’autres en aragonite, un autre carbonate de calcium de structure cristalline différente (doc. 2), ou encore formées de l’association des deux minéraux.

Doc 2 Deux carbonates de calcium de même composition (CaCO₃) mais de structures cristallines différentes

Zoom

De la roche à la maille élémentaire

Le granite est une roche magmatique entièrement cristallisée, formée de plusieurs cristaux dont du quartz de composition SiO₂.