La structure microscopique d’un cristal conditionne certaines de ses propriétés macroscopiques : sa forme, sa masse volumique…
IUn minéral peut posséder plusieurs structures cristallines
Un minéral est un solide naturel de composition chimique définie et possédant généralement une organisation cristalline.
Un minéral donné peut cependant adopter différentes formes cristallines. Par exemple, la fluorite, de formule CaF2 (fluorure de calcium), a une maille élémentaire cubique (doc. 1). À l’échelle macroscopique, la fluorite se présente sous la forme de cristaux cubiques ou octaédriques (à huit faces).
La forme macroscopique d’un cristal dépend donc par exemple du mode d’agencement des mailles élémentaires dans l’espace.
Doc 1 Deux modes d’agencements possibles de la maille cubique Exemple des cristaux octaédriques (a) et cubiques (b) de la fluorite.

IIStructure microscopique et masse volumique
La masse volumique d’un solide est le rapport entre sa masse et son volume. Elle est exprimée généralement soit en g par cm3, soit en kg par m3.
La masse volumique d’un solide peut se mesurer expérimentalement en déterminant sa masse (par pesée) et son volume (par mesure du volume d’eau déplacé après l’avoir immergé dans une éprouvette, doc. 2).
Doc 2 Mesure expérimentale de la masse volumique d’un solide

La masse volumique d’un cristal est conditionnée notamment par sa structure microscopique : c’est le cas par exemple de la silice (SiO2) qui se présente sous différentes formes cristallines : quartz, coésite, stishovite, en fonction de la pression exercée lors de la cristallisation (doc. 3).
Doc 3 Évolution de la masse volumique des minéraux de la silice en fonction de la pression

Par exemple, la masse volumique plus élevée de la coésite (> 3 g · cm–3) par rapport à celle du quartz (< 3 g · cm–3) est liée à sa structure microscopique. Les deux minéraux sont constitués des mêmes atomes silicium (Si) et oxygène (O) mais leurs mailles élémentaires n’ont pas la même forme. Celle de la coésite a une densité d’atomes plus importante que celle du quartz (doc. 4).
Doc 4 Structure atomique du quartz et de la coésite
