Le b&eacute;ryl (Be3Al2Si6O18) est un [popupdefinition id=1554]min&eacute;ral[/popupdefinition] du groupe des [popupdefinition id=1613]silicates[/popupdefinition]. Son nom vient du grec beryllos, qui signifie &laquo; cristal de la [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] de l'eau de mer &raquo;. Il en existe plusieurs vari&eacute;t&eacute;s utilis&eacute;es en joaillerie, comme l'aigue-marine et l'&eacute;meraude. Couleurs : vari&eacute;es. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

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Le béryl, un cristal d’eau de mer

Les silicates sont une importante famille de minéraux qui représentent près de 95 % des constituants de la croûte terrestre. Cette famille regroupe environ 600 espèces minérales différentes, dont l’architecture atomique se caractérise par le motif structurel de base (SiO4)4-, un anion (ion négatif) assemblé sous la forme d’un tétraèdre.Tétraèdre SiO4 définissant le motif de base des silicates. © Hbf878, Wikimedia Commons, CC0Un silicate est donc un sel composé de dioxyde de silicium (SiO2) associé à divers oxydes métalliques : aluminium, magnésium, fer, calcium, potassium, sodium… Ces oxydes sont des cations (ions positifs), qui permettent d’assurer la neutralité électrique du minéral. Le squelette atomique des silicates est donc formé par l’organisation des tétraèdres (SiO4)4-, qui se lient par les atomes d’oxygène situés aux sommets. Cet agencement permet la création de structures de petites dimensions, composées de quelques groupes tétraédriques, ou de structures polymères de taille bien plus importante. Dans ce cas, les tétraèdres s’organisent en chaînes linéaires, en rubans, en feuillets, ou sous des formes tridimensionnelles complexes. Dans ces enchaînements, il arrive que la silice soit remplacée par un atome d’aluminium. On parle alors d’aluminosilicate.Cette variabilité de structure et l’association avec divers cations permet la création d’un nombre très important de minéraux silicatés. Ces différentes espèces minérales sont généralement classifiées suivant leur composition et l’enchaînement des tétraèdres.Les principales espèces minérales Les nésosilicatesLes nésosilicates peuvent être considérés comme la forme la plus simple des minéraux silicatés. Ce sont des silicates dits à tétraèdres libres, dans le sens où les tétraèdres (SiO4)4- sont réunis par deux cations bivalents : Mg (magnésium) ou Fe (fer), ou par un cation tétravalent Zr (zirconium). Les péridots (olivine), le zircon, les grenats, la topaze, le sphène mais encore l’andalousite, le disthène, la sillimanite ou la staurotide sont des nésosilicates.La formule du zircon par exemple est donc : SiO4Zr. L’andalousite, la sillimanite et le disthène ont tous trois la même formule chimique : Al2SiO5. Ils font partie d’une sous-catégorie nommée silicate d’alumine. De fait, on différencie ces trois minéraux non pas par leur composition chimique, mais par l’agencement des tétraèdres et la structure de leur réseau cristallin.Le grenat quant à lui accepte une certaine variabilité dans sa composition. De formule R32+X23+Si3O12, le site R peut ainsi être occupé par un atome de Ca, de Mg, de Fe2+ ou de Mn. Le site X peut être occupé par un atome d’Al, de Fe3+, de Ti ou de Cr.Les sorosilicatesLes sorosilicates sont définis par des groupes de deux tétraèdres unis par un oxygène commun. La formule de base devient donc (Si2O7)6-. Il s’agit d’une espèce minérale assez rare qui comporte notamment les magnifiques épidotes.Structure des sorosilicates. © Benjah-bmm27, Wikimedia Commons, domaine publicLes cyclosilicatesComme leur nom l’indique, les cyclosilicates se définissent par une structure cyclique, les tétraèdres formant une chaîne fermée. Le radical de base est donc (SiO3)2- et la formule chimique finale du minéral va dépendre du nombre de tétraèdres dans le cycle. Les cyclosilicates les plus connus sont les tourmalines et les béryls, qui comprennent notamment les émeraudes ou l’aigue-marine.L'émeraude est un cyclosilicate. © Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0Les inosilicatesLes inosilicates sont formés par des chaînes de tétraèdres centrés sur l’atome de silice. Ils comportent deux grandes familles minérales : les pyroxènes, formés par des chaînes simples de formule (SiO3)2-, et les amphiboles, chaînes doubles de formule (Si4O11)6-.Chaîne double caractérisant certains inosilicates comme les amphiboles. © Benjah-bmm27, Wikimedia Commons, domaine publicLes phyllosilicatesGrande famille de minéraux silicatés, les phyllosilicates se caractérisent par leur organisation en couches de tétraèdres. Ceux-ci sont unis par trois de leurs sommets, formant ainsi un réseau plan. L’empilement de ces couches va donner des minéraux en feuillets ou fibreux comme les micas, le talc ou encore les minéraux argileux. Cet agencement spécifique génère des plans de fragilité (on parle de plans de clivage) qu’il est facile de détacher les uns des autres.Feuillet de micas, exemple de phyllosilicate. © Rpervinking, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0Les minéraux argileux ont la particularité d’être composés d’empilement de couches tétraédriques et octaédriques. L’espace entre les feuillets peut contenir de l’eau et divers ions. Quand l’argile s’hydrate, cela fait augmenter la distance entre les feuillets : l’argile « gonfle ». Au contraire, lorsqu’elle s’assèche, l’espace entre les feuillets va se contracter. Ces variations de volume lors de l’hydratation et de la déshydratation sont caractéristiques des minéraux argileux.Les tectosilicatesDans le cas des tectosilicates, les tétraèdres sont unis les uns aux autres par leurs quatre sommets, il n’existe aucun site libre. La formule est ainsi SiO2, ou Si4O8. Parmi les tectosilicates, citons les feldspaths et feldspathoïdes. Le quartz, autre tectosilicate, possède la même architecture. Les feldspaths sont caractérisés par la substitution d’un ion Si4+ par un ion Al3+ dans les tétraèdres, la charge positive restante étant compensée par l’insertion d’un cation comme K, Na ou Ca. Ces variations définissent les différents types de feldspaths : potassique, sodique ou calcique.Feldspath, exemple de tectosilicate. © USGS, Wikimedia Commons, domaine public

Silicate

Il n’existe pas de consensus sur ce qu’il faut entendre précisément par « minéral » mais, en général, on s’accorde tout de même sur l’idée qu’il s’agit d'un matériau solide cristallisé homogène dans les conditions normales de température et de pression. L’étude des minéraux s'appelle la minéralogie.Les minéraux sont constitués d'un groupement d’atomes défini par une formule chimique bien précise et que l’on retrouve répété dans un réseau cristallin possédant une périodicité et une symétrie bien définies. La chimie et la cristallographie sont par conséquent les sciences mobilisées pour l'étude des minéraux. À leur tour, les minéraux peuvent s’assembler pour former des roches. La minéralogie est donc d’une grande importance en géologie.À de rares exceptions comme les oxalates, mellates et citrates, les minéraux sont inorganiques. Les houilles et les hydrocarbures solides sont considérés comme des roches.Noms des minérauxDes règles simples ont été utilisées par les minéralogistes et les géologues du XIXe siècle pour nommer les minéraux. Elles donnent des indications rapides sur :une propriété caractéristique (exemple : la magnétite, qui peut servir d’aimant) ;le nom de l'élément chimique dominant (exemple : la magnésite, avec son contenu en magnésium) ;le nom d'une personne (exemple la goethite, minéral dédié au poète et philosophe allemand Johann Wolfgang von Goethe) ;sa couleur (exemple : l'olivine, dont le nom dérive de sa couleur vert olive) ;une localité (exemple : la bauxite, un minerai d’aluminium découvert sur la commune des Baux-de-Provence) ;La pyrite est une espèce minérale composée de disulfure de fer, de formule FeS2. Son nom dérive d’un mot grec signifiant littéralement « pierre à feu ». La forme cristalline dominante de la pyrite est celle d’un cube. © L.Carion, www.carionmineraux.comIdentification des minérauxDerrière la nomenclature, les minéralogistes disposent de plusieurs outils pour procéder à l'identification des minéraux comme :ses propriétés mécaniques (densité, dureté) ;ses propriétés optiques (couleur, transparence, indice de réfraction) ;sa structure cristalline à l'état solide (étudiée de nos jours à l'aide de la diffraction des rayons X) ;sa composition et ses propriétés chimiques ;ses propriétés électriques et thermiques.Classification des minérauxLa classification des minéraux utilisée par l'Association internationale de minéralogie est la classification de Strunz. Introduite par le minéralogiste allemand Karl Hugo Strunz (1910-2006), elle est basée sur leur composition chimique. Elle répartit les presque 4.000 minéraux connus en 10 classes :les éléments natifs composés d'un seul élément chimique plus ou moins pur ;les sulfures ;les halogénures ;les oxydes et hydroxydes ;les carbonates et les nitrates ;les borates ;les sulfates, chromates, molybdates et tungstates ;les phosphates, arséniates, vanadates ;les silicates ;les minéraux organiques.La variété du monde minéral est riche et vaste, elle permet diverses utilisations pour différents usages.L'industrie utilise les propriétés de certains minéraux. Ils sont exploités en tant que matières premières dans différents secteurs professionnels tels que la médecine, l'agriculture, l'armement, etc... Ils sont utilisés dans différents procédés et processus de fabrication. La liste est longue mais pour ne citer que quelques exemples : le diamant, minéral très dur sera utilisé dans la fabrication de matériel de découpage, comme les carottiers ou les disques à béton ou encore des outils de coupe dans les métiers de la miroiterie. Certains sont utilisés pour en faire des pigments (hématite, lapis-lazuli, cinabre...). Le quartz est utilisé dans l'électronique pour ses propriétés piezoélectriques.La joaillerie et la bijouterie exploitent et travaillent les minéraux, qui sont alors définis ici sous le nom de pierres fines, pierres précieuses ou gemmes. Divers minéraux, des plus rares aux plus communs, des plus onéreux aux plus abordables, sont utilisés par les créateurs pour fabriquer des beaux bijoux.Enfin, les minéraux sont également aimés pour leurs qualités esthétiques, dans la décoration. Les collectionneurs passionnés trouvent également leur bonheur tant le monde minéral est vaste et varié.

Minéral

La couleur, c'est ce qui permet de différencier deux objets de formes et de structures identiques, par exemple le drapeau italien du drapeau français. C'est aussi ce qui n'est ni blanc, ni gris, ni noir. Le blanc et le noir étant les bornes de la gamme des gris neutres.
Quelquefois, la couleur est utilisée pour désigner un objet, comme dans le cas d’un tube de rouge pour parler du rouge à lèvres, par exemple. La couleur est aussi parfois confondue avec la tonalité. Par exemple dans un ton vert, il y a plusieurs couleurs vertes, plus ou moins claires ou foncées. Une couleur est unique.
Il existe deux systèmes trichromatiques (trois couleurs primaires) :
par synthèse additive, dont les couleurs primaires sont rouge, vert et bleu (RVB) ;et par synthèse soustractive, dont les couleurs primaires sont cyan, magenta et jaune (CMJ).
La couleur du physicien
La couleur, c’est aussi la sensation produite par un rayonnement physiquement défini appelé stimulus. Celui-ci pénètre dans l'œil et est capté par des millions de cônes répartis dans la rétine mais surtout concentrés dans sa partie centrale, la fovéa, siège de la vision la plus distincte.
Pour le physicien, le terme de couleur renvoie donc à la couleur spectrale, c’est-à-dire à la perception sensorielle de l’œil humain en fonction de la longueur d’onde de la lumière qu’il reçoit. Ainsi, une lumière de longueur d’onde 550 nm est perçue comme étant de couleur verte. Le spectre visible est composé des sept couleurs de l’arc-en-ciel, soit rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Le vert étant la couleur à laquelle l’œil humain est le plus sensible.
 L’œil humain peut différencier près de huit millions de nuances de couleurs. Pourtant, cet organe si avancé ne donne que peu d’informations à notre cortex pour créer une image. Alors que se passe-t-il exactement lorsque nous voyons ? Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kézako, le fonctionnement de ce surprenant organe. © Unisciel
La production des couleurs
C’est en interagissant (absorption, diffusion, réfraction, interférences ou diffraction) avec la matière que la lumière produit des couleurs. La couleur bleue du ciel est ainsi le résultat d'une combinaison de plusieurs de ces phénomènes.
L’absorption de lumière est l’un des principaux mécanismes qui entrent dans le jeu des couleurs dans la vie courante. En effet, la plupart des matériaux ont pour particularité d’absorber certaines longueurs d’ondes de la lumière. Si, par exemple, les carottes nous apparaissent orange, c’est qu’elles contiennent du bêtacarotène qui absorbe les longueurs d’ondes comprises entre le violet et le vert et réfléchit la partie du spectre allant du rouge au vert.
La couleur du physicien des particules
Le physicien des particules utilise le terme « couleur » pour désigner un nombre quantique attribué aux quarks et aux gluons. Ainsi, les quarks existent en trois couleurs : rouge, bleu et vert. Les hadrons, quant à eux, sont de couleur neutre, c’est-à-dire blancs. Cependant, aucun rapport ici avec une perception visuelle que nous pourrions en avoir.
La notion de charge de couleur a été introduite pour expliquer la coexistence des quarks au sein des hadrons, tout en satisfaisant le principe d’exclusion de Pauli. Aujourd’hui, la chromodynamique quantique joue un rôle important dans le modèle standard de la physique des particules.

Couleur

6242_le-beryl--un-cristal-d-eau-de-mer

Consid&eacute;r&eacute; comme une vari&eacute;t&eacute; de [popupdefinition id=5842]gypse[/popupdefinition], le s&eacute;l&eacute;nite permet de voir &laquo; l'&eacute;clat de la [popupdefinition id=2550]Lune[/popupdefinition] &raquo;. Son nom provient d'ailleurs de selentis, qui signifie &laquo; pierre de Lune &raquo; en grec. La r&eacute;gion de Bologne, en Italie, est connue pour en contenir beaucoup. Elle fut d'ailleurs utilis&eacute;e pour construire les premi&egrave;res fortifications de la ville, aujourd'hui disparues.[popupdefinition id=4126]Couleur[/popupdefinition] : incolore &agrave; rouge&acirc;tre.&copy; mockbird, Flickr, CC by-sa 2.0

Le sélénite, une pierre de Lune

Une lune
Une lune avec un « L » minuscule est le satellite d'une planète. Par exemple Phobos et Deimos sont les deux lunes de la planète Mars.
La Lune
La Lune avec un « L » majuscule est l'unique satellite naturel de la Terre ; elle résulte sans doute d'une collision il y a 4,4 milliards d'années entre notre planète naissante et un petit corps céleste appelé Théia. Les Hommes, qui l'observent depuis longtemps, ont remarqué qu'elle présentait des phases successives qui revenaient tous les 29,53 jours, un cycle appelé lunaison. En étudiant sa surface à l'œil nu puis avec des instruments ils ont découvert qu'elle comportait des zones sombres, les mers, et des zones claires. Les mers sont de grandes plaines de lave solidifiée. Ce magma très fluide est remonté des profondeurs après un intense bombardement de la Lune par des astéroïdes il y a un peu moins de 4 milliards d'années. Les épanchements successifs de lave ont cessé il y a environ 1 milliard d'années. Seules les régions les plus élevées ont échappé à ce remplissage. Ce sont les zones claires où l'on découvre au télescope de très nombreux cratères d'impacts et quelques chaînes de montagnes. Ce scénario a été corroboré par l'analyse des échantillons de roches lunaires rapportées par les différentes missions Apollo entre 1969 et 1972.
On pensait la Lune géologiquement morte et dénuée d'intérêt mais différents orbiteurs ont détecté ces dernières années des réserves d'eau au niveau des pôles lunaires. Cette eau a très certainement été amenée par des comètes et a pu se conserver dans le fond obscur et glacé des cratères.

Lune

Le gypse est une roche qui, pour être employée, doit dans un premier temps être calcinée. Dès lors, elle possède de grands avantages et est utilisée dans de nombreux domaines.Comment s’est formé le gypse ?Le gypse est du sulfate de calcium hydraté dont la formule chimique s’écrit : CaSO4-2H2O. Cette roche sédimentaire (composée par accumulation de sédiments) s’est formée par l’évaporation de l’eau généralement suite à une régression marine. Le gypse est constitué de couches plus ou moins épaisses et est considéré comme étant une roche tendre.Depuis quand est employé le gypse ?Le gypse est connu depuis des milliers d’années comme étant la roche utilisée pour élaborer du plâtre. Il était alors mélangé à du sable et employé pour les bâtir des édifices ou pour les décorations. Il a été retrouvé sous la forme de mortier et associé à du sable pour la construction des pyramides en Égypte, de stuc (mélange de plâtre et de poudre de marbre ou d’albâtre) destiné aux décorations des palais dans le monde islamique comme l’Alhambra de Grenade. En France, il était déjà exploité au Moyen Âge.D’où est extrait le gypse et pour quoi est-il utilisé ?Les gisements de gypse sont nombreux dans le monde, on en trouve au Chili, aux États-Unis, en Allemagne, en Grande-Bretagne, en Pologne ou en Russie, mais aussi en France où le principal gisement se situe en région parisienne dans le massif de Montmorency. De fait, la présence de gypse au niveau mondial fait de cette roche un minerai commun.En France, le gypse est considéré comme étant pur et ne nécessite donc pas de traitement particulier pour le purifier comme cela peut être le cas dans d’autres pays du monde.Cette roche est communément utilisée pour la réalisation de plaques de plâtre, mais aussi en guise de régulateur de prise pour la fabrication de ciment. Le gypse est également connu sous le nom de sulfate de calcium et employé en agriculture comme engrais pour apporter du soufre et du calcium aux végétaux.

Gypse

6234_le-selenite--une-pierre-de-lune

La marcassite est un [popupdefinition id=1554]min&eacute;ral[/popupdefinition] compos&eacute; de disulfure de [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition] (FeS2). Elle fut longtemps confondue avec la [popupdefinition id=4594]pyrite[/popupdefinition] jusqu'&agrave; ce que le min&eacute;ralogiste fran&ccedil;ais Ren&eacute; Just Ha&uuml;y la distingue en 1814. [popupdefinition id=4126]Couleur[/popupdefinition] : jaune de [popupdefinition id=16506]bronze[/popupdefinition] p&acirc;le. &copy; Leon Hupperichs, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La marcassite, une cousine de la pyrite

La pyrite est un minéral composé de disulfure de fer (FeS2) et pouvant contenir des traces de métaux précieux comme l’argent et l’or, mais également de métaux lourds (nickel, cobalt, arsenic, cuivre, zinc, thallium, sélénium, vanadium). La pyrite a la même composition chimique que la marcassite. Les deux espèces minérales ne cristallisent cependant pas dans le même système cristallin. Alors que la marcassite appartient au système orthorombique, les cristaux de pyrite cristallisent dans le système cubique, formant souvent des cubes parfaits.Les cristaux de pyrite forment fréquemment des macles : différents cristaux cubiques s’interpénètrent alors pour former des amas plus ou moins importants.Pyrite de la mine de Huanzala (Pérou) © Ivar Leidus, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 « Or des fous » et « pierre à feu »La pyrite est un minéral de dureté 6 à 6,5 sur l’échelle de Mohs. Son éclat métallique et brillant, mais surtout sa couleur ont fait qu’elle a été souvent dénommée « or des fous », de par sa ressemblance avec l’or, qui a trompé bien des mineurs durant la ruée vers l’or américaine.Le terme « pyrite » est mentionné pour la première fois en l’an 50 par Dioscoride, un scientifique grec. Le nom de ce minéral provient d’ailleurs du terme grec qui signifie « pierre à feu », en raison des étincelles que produisent les cristaux sous les chocs.Les cristaux de pyrite peuvent être trouvés dans de nombreux types de roches : sédimentaires, magmatiques, métamorphiques ou dans les dépôts hydrothermaux. Ces différents milieux permettent en effet la mise en contact de fer ferreux (Fe2+) avec de l’hydrogène sulfuré. La pyrite peut tout particulièrement se former dans les dépôts sédimentaires en milieu lacustre ou marin. En contexte d’eau douce, l’hydrogène sulfuré est principalement produit lors de la décomposition de la matière organique par des bactéries sulfureuses. En contexte marin, l’hydrogène sulfuré est produit par l’activité bactérienne sur les sulfates (SO42-). La formation de la pyrite en milieu sédimentaire fait donc intervenir l’action d’organisme vivants.Un minerai dont l’exploitation est polluanteIl n’est pas rare de trouver de la pyrite à l’intérieur de certains fossiles. Dans ce cas, le fer provient de la dégradation de l’hémoglobine au tout début de la diagenèse (enfouissement du corps). Le soufre provient quant à lui des l’hydrolyse des protéines. La pyrite formée sera dite endogène et va venir se déposer à l’intérieur des micro-espaces résultant de la décomposition des cellules osseuses.Ammonite avec pyrite © Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0Retrouvé sur la momie Otzi, il semble que la pyrite ait été très tôt utilisée comme pierre à feu. Plus tard, elle a été exploitée à la fois pour le soufre et le fer qu’elle contient. Il s’agit cependant d’une industrie très polluante de part la présence de métaux lourds et toxiques et l’exploitation de la pyrite dans ce cadre est actuellement de plus en plus faible. Ce minéral reste cependant à la base de la fabrication de l’acide sulfurique.

Pyrite

Le bronze est un alliage métallique non ferreux.
Autrefois, le nom de bronze était donné à tous les alliages du cuivre. Ainsi, certains « bronzes » datant du XVIIe siècle ne sont en fait que des laitons. Aujourd’hui, l’emploi du terme bronze se restreint aux alliages de cuivre et d’étain. Mais, comme dans le cas du laiton, il serait plus exact de parler de bronzes au pluriel. En effet, les proportions de cuivre et d’étain contenus dans l’alliage peuvent varier. D’autres éléments (aluminium, plomb, béryllium, manganèse ou tungstène essentiellement) peuvent être ajoutés au mélange.
Les principales caractéristiques du bronze sont :
une bonne résistance à l’usure ;une résistance acceptable à la corrosion mais qui ne permet pas son usage dans l’industrie navale ;une bonne conductivité électrique.
Le bronze utilisé pour la fabrication des cloches contient entre 20 et 25 % d’étain. © doryx, Fotolia
Bronzes, des alliages variés
C’est au cours du bien nommé âge du bronze que l’alliage a été pour la première fois employé à la fabrication d’outils, d’armures, etc. pour leur résistance et leur ductilité.
Aujourd’hui, on sait comment associer les constituants du bronze pour en maximiser les propriétés utiles :
Le bronze binaire ne contient que du cuivre et de l’étain (entre 3 et 20 %). Plus la teneur en étain augmente, plus la dureté du bronze s'accroît.Les bronzes avec éléments d’addition contiennent, comme leur nom l’indique, d’autres éléments que le cuivre et l’étain : du phosphore pour en améliorer les propriétés mécaniques, du zinc pour les rendre plus malléables, du plomb pour une meilleure usinabilité ou du béryllium pour son incroyable dureté.

Bronze

On ne compte plus les expressions qui font la part belle au fer (santé de fer, volonté de fer, etc.). Qu’en est-il des propriétés de l’élément majoritaire de l’acier ? C'est le métal de base des aciers et des fontes. Il se trouve sous différentes formes de minerais dans la nature. Son abondance et ses propriétés remarquables font du fer l'un des éléments les plus utilisés dans l'industrie.
Généralités
Symbole : FeNuméro atomique : 26Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 14, 2Masse atomique : 55,845 uIsotopes les plus stables : 56Fe stable avec 30 neutrons (91,72 %), 54Fe avec une demi-vie de 3,1 x 1022 années (5,845 %), 57Fe stable avec 31 neutrons (2,2 %), 58Fe stable avec 32 neutrons (0,28 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 8, 4, dDensité : 7,874Point de fusion : 1.538 °CPoint d’ébullition : 2.861 °C
Historique du fer
Le fer est connu depuis plusieurs millénaires. L'âge du fer commence vers le XIIe siècle avant J.-C. Jusqu'au Moyen Âge, le fer était raffiné dans des bas fourneaux, donc sans production de fonte. Le haut fourneau fait cependant son apparition au Ve siècle avant J.-C.
Propriétés du fer
Métal gris, le fer possède plusieurs formes allotropiques selon la pression et la température (cubique centrée, cubique à faces centrées, hexagonale compacte). Ce métal ferromagnétique possède une dureté entre 4 et 5 selon l'échelle de Mohs. On lui connaît trois oxydes : l'oxyde de fer(II) FeO (oxyde ferreux), l'oxyde de fer(III) Fe2O3 (oxyde ferrique) et l'oxyde de fer(II,III) Fe3O4.
Utilisation du fer
Le fer n'est utilisé pur que pour des soudures sur acier inoxydable par exemple. Le fer est le principal ingrédient de l'acier et de la fonte. Celle-ci contient de 2,1 % à 6,67 % de carbone. L'acier, lui, contient de 0,025 % à 2,1 % de carbone. Quand on se situe à moins de 0,025 % de carbone, les produits entrent dans la catégorie des fers industriels.
On a longtemps employé le fer métallique et ses oxydes dans les supports d'enregistrement de données, comme les disquettes ou les bandes magnétiques.
Effets du fer sur la santé
Le fer entre dans la composition de l'hémoglobine, l'agent qui transporte l'oxygène dans le corps humain. Le contact du fer peut provoquer des problèmes oculaires s'il demeure dans les tissus. En outre, l'inhalation excessive de vapeurs d'oxyde de fer est un facteur de risque du cancer du poumon.
Une carence en fer provoque une anémie et peut entraver le développement cognitif et socio-émotionnel du cerveau de l'enfant. On sait en outre que la carence en fer peut renforcer les effets de certaines intoxications comme le saturnisme.

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Compos&eacute;e principalement de sulfate de [popupdefinition id=15373]plomb[/popupdefinition] (PbSO4), l'angl&eacute;site est utilis&eacute;e comme source mineure de plomb. Taill&eacute;e, elle prend le statut de pierre fine. Couleurs&nbsp;: incolore, bleu, vert, gris, jaune. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by-sa 3.0

L’anglésite, une pierre de plomb

Élément toxique pour l’Homme, le plomb était l’un des matériaux que les alchimistes essayaient de transformer en or au Moyen Âge.
Généralités
Symbole : PbNuméro atomique : 82Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 32, 18, 4Masse atomique : 207,2 uIsotopes les plus stables : 208Pb avec une demi-vie supérieure à 2 x 1019 années (52,4 %), 206Pb stable avec 124 neutrons (24,1 %), 207Pb stable avec 125 neutrons (22,1 %)Série : métaux pauvresGroupe, période, bloc : 14, 6, pDensité : 11,35Point de fusion : 327,46 °CPoint d’ébullition : 1.749 °C
Historique du plomb
Le plomb fait partie des plus anciens métaux découverts et travaillés par l’Homme, et ce depuis la Préhistoire. Sa toxicité, elle, est connue depuis l’Antiquité. Ce qui n’a pas empêché son utilisation, sans doute favorisée par une extraction aisée.
&amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;br&amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;L’or est un métal qui, à l’état naturel, est considéré comme rare. Mais serait-il possible d’en créer artificiellement à partir de plomb ou de mercure par exemple ? Unisciel et l’université de Lille 1 on exploré la question au cours de cet épisode de Kézako. 
Propriétés du plomb
Le plomb apparaît comme un métal gris et bleuâtre. Quand il s’oxyde, il prend une teinte blanche. Ce métal est malléable et conduit moins bien l’électricité que d’autres métaux. Il possède une bonne résistance à la corrosion et réagit facilement avec des composés organiques.
Utilisation du plomb
Actuellement, une grande partie de la production de plomb est consacrée aux électrodes de batteries automobiles et aux munitions. Sa grande densité en fait un matériau de choix pour les poids de toutes sortes. Dans l’industrie nucléaire, il est employé sous forme de briques ou de verre au plomb en tant que bouclier contre les radiations. L’ajout de composés du plomb permet d’obtenir des teintes rouges ou jaunes dans les céramiques. Le plomb est aussi très répandu dans les sculptures et dans le secteur du bâtiment. Certaines peintures blanches qui contiennent du plomb sont encore utilisées par des artistes.
Toxicité du plomb
Le plomb est classé comme cancérogène probable chez l’Homme depuis une dizaine d’années. Il est toxique chez l’Homme même à faible dose. L’intoxication se caractérise par de l’anémie, une baisse de la qualité auditive et des atteintes rénales, ainsi que par une perte de QI (Quotient intellectuel). L’ensemble des troubles causés par le plomb sont rassemblés sous l’appellation de « saturnisme », Saturne étant la planète à laquelle les alchimistes associaient le plomb.

Plomb

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La croco&iuml;te [popupdefinition id=10855]porte[/popupdefinition] son nom en r&eacute;f&eacute;rence &agrave; la [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] du krokos, qui signifie &laquo; [popupdefinition id=10390]safran[/popupdefinition] &raquo; en grec. Ce [popupdefinition id=1554]min&eacute;ral[/popupdefinition] est souvent associ&eacute; &agrave; la dundasite blanche. De magnifiques cristaux de croco&iuml;te sont expos&eacute;s au British Museum de Londres.Couleurs : rouge hyacinthe et rouge orang&eacute; pour la croco&iuml;te, blanc pour la dundasite.&copy; JJ Harrison, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La dundasite blanche et la crocoïte orange - Photos Futura

Une porte est une ouverture pratiquée dans un mur, une clôture quelconque, permettant d'entrer dans un lieu fermé ou d'en sortir. Elle peut aussi servir à circuler dans les pièces, c'est pourquoi on p...

Porte

La couleur, c'est ce qui permet de différencier deux objets de formes et de structures identiques, par exemple le drapeau italien du drapeau français. C'est aussi ce qui n'est ni blanc, ni gris, ni no...

Il n’existe pas de consensus sur ce qu’il faut entendre précisément par « minéral » mais, en général, on s’accorde tout de même sur l’idée qu’il s’agit d'un matériau solide cristallisé homogène dans l...

De la famille des iridacées, le safran est originaire d’Asie. Surtout connu comme une épice précieuse, le safran a pourtant aussi, d’autres utilisations. Utilisé en phytothérapie traditionnelle, il se...

Safran

La dundasite blanche et la crocoïte orange

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Le [popupdefinition id=5842]gypse[/popupdefinition], compos&eacute; de sulfate dihydrat&eacute; de [popupdefinition id=5069]calcium[/popupdefinition] (CaSO4&middot;2H2O), d&eacute;signe &agrave; la fois une [popupdefinition id=15222]esp&egrave;ce chimique[/popupdefinition] et une roche. Il permet la fabrication du [popupdefinition id=6935]pl&acirc;tre[/popupdefinition]. Il en existe plusieurs vari&eacute;t&eacute;s, l'une d'elles &eacute;tant appel&eacute;e gypse lenticulaire.&nbsp;Il s'agit alors de grands cristaux [popupdefinition id=1646]transparents[/popupdefinition] pouvant prendre diff&eacute;rentes formes&nbsp;: [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition] de lance, queue d'hirondelle ou m&ecirc;me rose des [popupdefinition id=6009]sables[/popupdefinition]. La mine de Na&iuml;ca, situ&eacute;e au Mexique, contient des cristaux g&eacute;ants d&eacute;passant 11&nbsp;m&egrave;tres de hauteur&nbsp;! Couleurs&nbsp;: du blanc au gris, parfois ros&eacute;. &copy; Ra'ike, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by-sa 3.0

Le gypse, des cristaux parfois géants

Un milieu peut être qualifié de transparent lorsque l’énergie transportée par les ondes qui le traversent n’y est pas absorbée. L’air, par exemple, est un milieu transparent aux ondes électromagnétiques qui se situent dans le spectre du visible.
En effet, lorsque la fréquence d’une onde qui traverse un milieu est proche de la fréquence naturelle d’oscillation des molécules qui constituent ce milieu, l’onde interagit avec ce milieu. Plus ces interactions sont fortes, plus l’énergie de l’onde est absorbée. En revanche, en l’absence d’interactions, il n’y a pas d’absorption. Tout se passe presque comme si le milieu ne voyait pas passer l’onde.
Milieu transparent : une notion relative
Dans l’absolu, il est impossible de qualifier un milieu de transparent. La transparence dépend en effet des fréquences et donc des longueurs d’onde auxquelles on soumet le milieu.
Ainsi, la fréquence d’oscillation naturelle du verre se situe autour de 3,1012 Hz. Le verre est-il transparent dans le spectre du visible ? Oui. Toutefois, il perd cette transparence pour devenir opaque lorsqu’il est soumis aux fréquences de l’ultraviolet.
Transparent et translucide : quelle différence ?
Le terme « transparent » ne doit pas être confondu avec « translucide » qui désigne quant à lui un corps transmettant la lumière de manière diffuse ; à travers celui-ci, les objets apparaissent alors flous.

Transparent

Le plâtre est un matériau ignifuge fabriqué à partir du gypse, un minéral naturel, composé principalement de sulfate de calcium dihydraté et qui se trouve dans les couches souterraines de la Terre. Additionné à de l’eau, le plâtre en poudre est employé dans la construction et la décoration. Il peut aussi se présenter sous forme de grandes plaques (plâtre moulé entre deux couches de carton) que l'on trouve dans le commerce. Ces panneaux de plâtre sont souvent nommés « Placo », « Placoplatre® » ou « BA 13 » et sont utilisés pour créer des murs, des cloisons ou des plafonds. Le plâtre entre aussi dans la composition d'un enduit de rebouchage.La fabrication du plâtre, un processus chimiqueUne fois extrait de carrières minières, le gypse est réduit en poudre à l’aide de broyeurs ou de concasseurs. La poudre obtenue est chauffée à haute température dans un four de calcination. La calcination permet d’éliminer l’eau de cristallisation du gypse, de transformer le sulfate de calcium dihydraté (CaSO4·2H2O) en sulfate de calcium semi-hydraté aussi appelé hémihydraté (CaSO4·1/2H2O), et d’éliminer les potentielles impuretés. Le plâtre obtenu est ensuite refroidi à l’air libre, puis broyé à nouveau en une fine poudre et tamisé.Utilisations du plâtrePour être utilisé, le plâtre est mélangé à de l’eau. Il subit alors un processus de réhydratation. Le mélange forme une pâte prête à être appliquée et qui durcit en séchant. Le temps de séchage est plus ou moins long, il dépend de la quantité d’eau ajoutée, de la température ambiante, voire de l’humidité dans l’air et de l’épaisseur de la couche appliquée.Bloc "Le saviez-vous ?" Le plâtre est principalement utilisé dans l'industrie du bâtiment et de la décoration :dans la construction : le plâtre s'utilise en intérieur exclusivement pour retaper un mur très abîmé et sur des surfaces qui pourront ensuite être peintes ;pour des moulures et ornements : le plâtre est utilisé pour créer des moulures sur un mur ou un plafond, des corniches, des rosaces et d'autres éléments décoratifs qui ajoutent du détail et du relief à l'architecture intérieure ;pour des créations artistiques : les artistes utilisent le plâtre pour créer des sculptures. Sa facilité de moulage en fait un matériau de choix.Le plâtre est utilisé pour des moulures. © Mariesacha, Adobe StockAvantages et inconvénients du plâtreLe plâtre est apprécié pour sa facilité d'utilisation, pour sa durabilité, sa bonne résistance au feu et sa contribution à l'isolation phonique, mais le plâtre est moins résistant aux chocs que certains autres matériaux de construction, ce qui peut entraîner des rayures ou des fissures, il est aussi sensible à l'humidité.

Plâtre

Le sable est un matériau granulaire composé de particules (quartz, micas, feldspaths) issues de la dégradation de roches. La dimension des grains de sable est comprise entre 1/16e de millimètre et 2 millimètres.
Sable artificiel
Le sable peut également être obtenu de façon artificielle, par découpage et/ou broyage mécanique de roches. Ses grains sont généralement plus anguleux que ceux du sable naturel qui ont été soumis au lissage du vent et de l’eau.
Propriétés physiques du sable
Les matériaux granulaires comme le sable, notamment lorsqu’ils sont secs, présentent des propriétés physiques tout à fait particulières. Des propriétés qui se situent à mi-chemin entre celles des fluides et celles des solides. Ainsi, par exemple, le sable épouse-t-il parfaitement la forme du récipient dans lequel on va le verser, tout comme le ferait l’eau. En revanche, il peut s’écouler par avalanches successives si la pente dépasse un angle de 30 degrés.
Économie du sable
Le sable est l’un des matériaux les plus utilisés au monde. Il sert entre autres de matière première pour la fabrication du verre. Il est également utilisé comme abrasif dans le processus de nettoyage industriel de pièces métalliques. D’un point de vue touristique, il réjouit les vacanciers qui se dorent sur les plages de sable fin et les enfants qui se régalent à construire des châteaux de sable.

Sable

Le calcium est principalement connu pour sa présence dans les dents, les os ou encore les coquilles d’œuf.Généralités
Symbole : Ca
Numéro atomique : 20
Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 8, 2
Masse atomique : 40,078 u
Isotopes les plus stables : 40Ca stable avec 20 neutrons (96,941 %), 42Ca stable avec 22 neutrons (0,647 %), 43Ca stable avec 23 neutrons (0,135 %), 44Ca stable avec 24 neutrons (2,086 %),
Série : métaux alcalino-terreux
Groupe, période, bloc : 2 (IIA), 4, s
Densité : 1,54
Point de fusion : 842 °C
Point d’ébullition : 1.484 °C
Historique du calciumDès le premier siècle de notre ère, la chaux (CaO) était confectionnée par les Romains. En 1808, Davy parvint à isoler le métal impur.Propriétés du calciumOn ne trouve pas le calcium métallique, gris et mou, dans la nature. Exposé à la flamme, le calcium brûle avec une flamme allant du jaune au rouge. Quand il est exposé à l'air, il se recouvre d'une épaisseur protectrice de nitrure et d'oxyde. En présence d'eau, la formation d'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 est violente.Utilisation du calciumOn emploie le calcium comme agent réducteur pour l'extraction de métaux (thorium, uranium, zirconium). Afin de retirer le bismuth présent dans le plomb, le calcium est utilisé parfois en conjonction avec le magnésium.La chaux est utilisée principalement dans le bâtiment, maçonnerie, notamment pour les enduits. Le gypse, ou sulfate de calcium hydraté (CaSO42H2O), est le principal constituant du plâtre une fois qu'il a durci.L'aluminate de calcium (Al2O3,3CaO) sert à la préparation de mortiers réfractaires. Le carbure de calcium CaCl2 est parfois employé pour le déneigement en replacement du chlorure de sodium. Quant à l'alliage calcium-silicium, on le retrouve en sidérurgie.Le calcium dans le corps humainPrésent chez toutes les plantes, où il favorise la croissance, le calcium est aussi un élément primordial pour les os et pour les dents. Il est aussi impliqué dans le fonctionnement des nerfs ou encore des muscles. La consommation excessive de calcium peut être à l’origine de calculs rénaux, de scléroses rénales et être nocif pour les vaisseaux sanguins.La carence en calcium est l'une des causes principales de l'ostéoporose, maladie qui frappe principalement les femmes après la ménopause et qui provoque une courbure de la colonne vertébrale et un tassement des vertèbres.

Calcium

Le terme d’« espèce chimique » fait référence à un ensemble d’entités chimiques identiques.
Chaque espèce chimique est représentée par sa formule chimique et possède des caractéristiques qui permettent de l’identifier : son aspect, sa couleur, sa densité, sa température de fusion, etc.
Espèces chimiques atomiques, moléculaires et ioniques
Ainsi, le cuivre (Cu) est une espèce chimique atomique, le dioxygène (O2), une espèce chimique moléculaire et l’ion chlorure (Cl-), une espèce chimique ionique.
Les composés ioniques peuvent également être qualifiés d’espèces chimiques. S’ils sont constitués d’au moins deux ions différents, ceux-ci sont en fait indissociables et alliés dans des proportions bien définies.
Espèces chimiques naturelles, synthétiques et artificielles
Les espèces chimiques peuvent avoir une origine naturelle comme c’est le cas du sel ou du sucre de table, par exemple. Elles peuvent aussi être synthétiques comme la vanilline lorsqu’elle est fabriquée par l’Homme et non extraite de la vanille naturelle. Les espèces chimiques peuvent même être artificielles lorsqu’elles sont synthétisées par l’Homme et qu’elles n’existent pas dans la nature, comme c’est le cas, par exemple, du polyéthylène.

Espèce chimique

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Le r&eacute;algar, ou [popupdefinition id=5956]arsenic[/popupdefinition] rouge, est un [popupdefinition id=1554]min&eacute;ral[/popupdefinition] compos&eacute; de [popupdefinition id=10470]sulfure[/popupdefinition] d'arsenic (AsS). Jusqu'&agrave; la fin du XIXe si&egrave;cle, il a &eacute;t&eacute; utilis&eacute; comme pigment color&eacute; par les peintres. [popupdefinition id=4126]Couleur[/popupdefinition] : rouge orang&eacute;. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

L’arsenic rouge, un minéral d’artiste

L’arsenic est probablement l’un des poisons les plus célèbres, au point qu’on le surnommait « poudre de succession » sous Louis XIV. Il fait partie de la famille des pnictogènes, présentant des propriétés intermédiaires entre celles des métaux et des métalloïdes. Aujourd’hui, cet élément est notamment utilisé dans les semi-conducteurs.
Généralités
Symbole : AsNuméro atomique : 33Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 5Masse atomique : 74,92 uIsotopes les plus stables : 75As stable avec 42 neutrons (100 %)Série : métalloïdesGroupe, période, bloc : 15, 4, pDensité : 5,72 (gris), 1,97 (jaune), 4,7–5,1 (noir)Point de fusion : 817 °C (28 bar)Point d’ébullition : 613,85 °C (sublimation)
Historique de l’arsenic
Son origine latine « arsenicum » est tirée du grec « arsenikon » (« qui dompte le mâle ») en raison de sa forte toxicité. Utilisé comme poison dans des composés depuis l’Antiquité, l’arsenic a probablement été isolé vers 1250 par Albert le Grand.
Propriétés de l’arsenic
L'arsenic se présente ordinairement sous la forme d'un solide gris. Il possède également trois formes allotropiques : gris, jaune et noir. Ses propriétés sont très proches de celles du phosphore, élément situé dans la case au-dessus de l'arsenic dans le tableau périodique des éléments.
Utilisation de l’arsenic
L'arsenic est utilisé pour l'arsenicage, c'est-à-dire le fait de plonger un objet dans une solution d'arséniate de soude pour le débarrasser des parasites. L’arsenic sert ainsi à des fins commerciales, principalement dans les alliages et les conservateurs du bois. L'arséniate de plomb est un insecticide. Allié au gallium ou à l'indium, il est utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs pour les diodes, les transistors ou encore l'optoélectronique. On l'utilise également ces derniers temps dans les tambours des imprimantes laser.
Napoléon a-t-il été empoisonné à l’arsenic ?
Certains chercheurs supposent que Napoléon Ier aurait été empoisonné à l’arsenic à cause de la forte concentration en arsenic présente dans ses cheveux. Une étude dément cependant cette hypothèse.
Présence d’arsenic dans l’eau
La présence d'arsenic dans l’eau provient de la dissolution de roches et de minerais ; dans certaines régions, les eaux souterraines en contiennent parfois des quantités importantes en raison de l’érosion. L’arsenic est en effet largement répandu dans toute la croûte terrestre. Les effluents industriels contribuent également à la présence d’arsenic dans l’eau dans certaines régions.
On peut trouver de l’arsenic inorganique dans l’environnement sous plusieurs formes mais, dans les eaux naturelles, et donc dans l’eau de boisson, il se présente la plupart du temps sous forme d’arsénite trivalent, As(III), ou d’arséniate pentavalent, AS(V). Les formes d’arsenic organique, abondantes dans les poissons et les coquillages, sont beaucoup moins dangereuses pour la santé et facilement éliminées par l’organisme.
L’eau de boisson contenant de l’arsenic représente le plus grand danger pour la santé publique. Par ailleurs, l’exposition au travail ainsi que les effluents miniers et industriels peuvent être importants sur le plan local.
Effets de l’arsenic sur la santé et toxicité
L’intoxication chronique par l’arsenic due à une exposition prolongée par le biais de l’eau de boisson est très différente de l’intoxication aiguë. Les symptômes immédiats caractéristiques d’une intoxication aiguë comprennent vomissements, douleurs oesophagiennes et abdominales et diarrhées sanguinolentes en « eau de riz ». Le traitement par chélation peut être efficace en cas d’intoxication aiguë mais ne doit pas être appliqué en cas d’intoxication due à une exposition prolongée.
La symptomatologie provoquée par l’arsenic semble être différente selon les individus, les groupes de population et les zones géographiques. Il n’y a donc pas de définition universelle de l’arsénicisme (l'effet de l'intoxication par l'arsenic), ce qui complique l’évaluation de la charge de morbidité. De même, aucune méthode ne permet de distinguer les cancers internes dus à l’arsenic des cancers induits par d’autres facteurs.
L’exposition prolongée à l’arsenic présent dans l’eau de boisson est à l’origine de cancers de la peau, du poumon, de la vessie et du rein ainsi que d’autres changements cutanés tels que modifications de pigmentation ou hyperkératose. On a relevé, pour des concentrations d’arsenic dans l’eau de boisson inférieures à 0,05 mg/litre, un risque accru de cancer du poumon et de la vessie ainsi que de lésions cutanées liées à l’arsenic.
L’absorption d’arsenic par la peau est minimale de sorte que se laver les mains, se baigner, faire la lessive, etc. dans de l’eau contenant de l’arsenic ne comporte pas de risque pour la santé.

Arsenic

Un sulfure est un nom général faisant référence à des composés binaires formés par le soufre principalement avec des éléments métalliques (exemples : CS2, H2S, Na2S). Un sulfure peut également faire référence à l'union du soufre avec quelques éléments appartenant à l'ancien groupe des métalloïdes (exemple : B2S3).
Les éléments métalliques peuvent être repérés dans un tableau périodique. Ils se situent à gauche de la diagonale allant du Bore (B) au Polonium (Po). Ils peuvent facilement perdre des électrons pour former des cations. Les éléments non métalliques se trouvent à droite de cette diagonale. Les métalloïdes se composent des éléments appartenant à cette diagonale.

Sulfure

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La barytine, ou baryte, est un [popupdefinition id=1554]min&eacute;ral[/popupdefinition] constitu&eacute; de sulfate de [popupdefinition id=3054]baryum[/popupdefinition] (BaSO4). Son nom vient du grec ancien &beta;&alpha;&rho;&#973;&sigmaf;, qui signifie &laquo; lourd &raquo;. La barytine est utilis&eacute;e pour plusieurs [popupdefinition id=13200]applications[/popupdefinition] industrielles : pour le papier, les [popupdefinition id=13438]plastiques[/popupdefinition] et les [popupdefinition id=10970]vernis[/popupdefinition] par exemple. Elle est &eacute;galement employ&eacute;e dans l'industrie p&eacute;troli&egrave;re pour augmenter la densit&eacute; des fluides de forage et limiter les risques de fuite de [popupdefinition id=15336]gaz[/popupdefinition]. Elle peut aussi servir d'absorbeur de [popupdefinition id=4148]rayons gamma[/popupdefinition] et est employ&eacute;e dans la [popupdefinition id=17955]construction[/popupdefinition] de certains b&acirc;timents comme les [popupdefinition id=8173]centrales nucl&eacute;aires[/popupdefinition]. [popupdefinition id=4126]Couleurs[/popupdefinition] : incolore, parfois blanc ou jaune. &copy; Kosioryt, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La barytine, de nombreuses applications industrielles

Le rayonnement gamma est constitué de photons, comme la lumière visible ou le rayonnement X, mais il est beaucoup plus énergétique. La lumière visible a une énergie de l'ordre de un électron-volt (1 eV), une unité utilisée par les physiciens. Les rayons X ont une énergie de mille à un millions d'eV. 
H.E.S.S. détecte des rayons gamma de très haute énergie, atteignant un million de million d'eV (Tera-électron-volt). Ces rayons gamma de très haute énergie sont peu nombreux : même pour une source astrophysique relativement intense, le flux de photons gamma pénétrant dans l'atmosphère est d'environ un par mois et par mètre carré.

Rayon gamma

Avec notamment l’état liquide et l’état solide, l’état gazeux fait partie des différents états de la matière. Dans l’état gazeux, ions, atomes ou molécules sont si faiblement lié(e)s les un(e)s aux autres qu’ils (elles) sont quasi indépendant(e)s. Contrairement à ce qui se passe dans un solide ou dans un liquide, dans un gaz les atomes ont la capacité de se déplacer de manière totalement désordonnée.
État gazeux et caractéristiques des gaz
À l’échelle macroscopique, les gaz, comme les liquides, n’ont pas de forme propre. Les gaz n’ont pas non plus de volume propre, ce qui les rend compressibles.
Les gaz sont également miscibles entre eux. L’air, par exemple, est un mélange de plusieurs gaz : diazote, dioxygène, dioxyde de carbone, etc.
Un gaz peut se dissoudre dans un liquide, comme le fait par exemple l’oxygène dans le sang.
Gaz parfaits
Dans une bonne approximation, beaucoup de gaz réels peuvent être considérés, à faible pression, comme étant ce que les physiciens appellent des « gaz parfaits ». Le gaz parfait est un modèle thermodynamique qui donne les relations entre pression, volume et température et ce, quelle que soit la nature chimique du gaz.

Correspondance mathématique entre un ensemble de départ (ou objet ou source) et un ensemble d'arrivée (ou image ou but) telle que chaque élément de l'objet est en relation à un unique élément de l'image. Si A est un ensemble objet et B un ensemble image, pour noter que l'élément a de A est relié à l'élément b de B par l'application f, on écrit b=f(a).

Application

Les liants utilisés en maçonnerie diffèrent de ceux entrant dans la composition des peintures et vernis. En construction, on utilise deux grandes familles de liants : aériens ou hydrauliques. Les liants des peintures et vernis sont constitués de macromolécules (polymères) d’origine naturelle ou synthétique.Les liants de maçonneriePoudreux ou pâteux, ils se distinguent par leur mode de durcissement ou de prise. Les liants aériens sont essentiellement de la chaux calcique (CL) ou dolomitique (DL). À base de roches calcaires, ils sont hydratés (éteints) après cuisson à une température avoisinant 900 °C. Ils durcissent lentement, au contact de l’air uniquement.Un mortier de chaux aérienne et de sable, pour le jointoiement ou l’enduisage, durcit toujours de l’extérieur vers l’intérieur. © BCB TradicaOn distingue plusieurs types de liants hydrauliques. Le ciment et le plâtre durcissent (se pétrifient) en réaction avec l’eau servant à homogénéiser le mélange. Selon leur composition, la prise est rapide, demi-lente ou lente. La chaux hydraulique naturelle (NHL) présente la particularité de durcir au contact de l’eau d’abord, puis de l’air.Bloc "Le saviez-vous ?"Les liants pour peintures et produits assimilésAssurant la fixation au support, le liant permet à la peinture ou au vernis de durcir par évaporation de son solvant ou par polymérisation. Les liants d’origine naturelle proviennent du règne animal (caséine, œuf, colle de peau…), minéral (argile, chaux…) ou végétal (argile, fécule de pomme de terre, gomme arabique, huile de carthame…). Les liants synthétiques sont des résines dérivées du caoutchouc, de la cellulose, des résines plastiques diluables à l’eau (acryliques, alkydes, uréthanes, vinyliques…) ou au white-spirit (glycérophtaliques, polyesters…). Une peinture ou vernis peut combiner plusieurs liants afin d’améliorer certaines caractéristiques : tendu ou durcissement du feuil, par exemple.Patine murale d’aspect soyeux associant une sous-couche acrylique blanche et une finition sablée métallisé, chacune en phase aqueuse. Un temps de séchage de huit heures est nécessaire entre les deux applications. © Maison Déco

Liant

Un vernis est un liquide utilisé pour protéger des meubles ou des surfaces pouvant s'abîmer avec le temps. 
Les différents types de vernis
On distingue différents types de vernis, principalement en fonction de leur résine, élément de base, qui peut être naturelle ou synthétique. On retrouve dans les vernis naturels le vernis au mastic, le vernis gras au succin ou les huiles autopolymérisables. Du côté des synthétiques, il est possible de trouver des vernis cellulosiques, acryliques ou de polyuréthane. 
Utilisation du vernis
Le vernis s'applique à l'aide d'un pinceau ou d'un chiffon sur les surfaces qui méritent d'être protégées des coups, du temps ou de la poussière, ou bien pour y apporter un aspect esthétique en les recouvrant d'un film coloré. L'utilisation la plus courante du vernis est la protection des bois extérieurs. Le vernis possède des qualités de brillance, de transparence et de résistance qui diffèrent selon le type de vernis utilisé.

Vernis

Si les minerais contenant du baryum ont été négligés par les alchimistes, l’élément trouve aujourd’hui de nombreuses applications, notamment dans le piégeage des gaz.
Généralités
Symbole : BaNuméro atomique : 56Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 18, 8, 2Masse atomique : 137,327 uIsotopes les plus stables : 138Ba stable avec 82 neutrons (71,7 %), 137Ba stable avec 81 neutrons (11,23 %), 136Ba stable avec 80 neutrons (7,854 %), 135Ba stable avec 79 neutrons (6,592 %), 134Ba stable avec 78 neutrons (2,417 %)Série : métaux alcalino-terreuxGroupe, période, bloc : 2 (IIA), 6, sDensité : 3,62Point de fusion : 727 °CPoint d’ébullition : 1.845 °C
Historique du baryum
Le baryum a été découvert sous forme d’oxyde par Scheele en 1774, puis Davy isola du baryum impur en 1808. L’isolation du baryum pur est due à Guntz en 1901.
Propriétés du baryum
Mou et argenté, le baryum se trouve dans la nature sous la forme de minéraux, notamment en compagnie du magnésium, du manganèse, du calcium ou du strontium. Comme il réagit vivement avec l’oxygène, on ne peut le rencontrer sous forme d’élément natif.
Utilisation du baryum
Le baryum piège les gaz résiduels dans les tubes cathodiques. Des silicates de baryum sont fréquents dans les céramiques, émaux, verres ou porcelaines. L’absorption des rayons X et gamma ainsi que l’indice de réfraction peuvent être augmentés dans les verres avec la présence de baryum. Dans les feux d’artifice, le baryum apporte une teinte vert pomme. Le sulfate de cet élément joue un rôle dans les boues de forage. Les céramiques piézoélectriques emploient du titanate de baryum. L’élément trouve aussi des applications en optique non linéaire et en peinture.
En médecine, le baryum est également une substance de marquage utilisée en conjonction avec les rayons X dans des tests diagnostiques. Une préparation spéciale contenant un composé baryté est ingérée ou administrée en lavement. La radiographie de l'appareil digestif du patient, effectuée quelques minutes après, révèle un contraste très important, du fait de la présence de ce composé. Le diagnostic des troubles gastro-intestinaux est ainsi facilité.
Le baryum et la noix du Brésil
Le saviez-vous ? La noix du Brésil, fruit du noyer d’Amazonie (Bertholletia excelsa), contient naturellement une quantité importante de baryum.

Baryum

Le plastique — encore appelé matière plastique — est apparu sur le marché au début du XXe siècle. Ses qualités – hygiène, résistance aux chocs et aux variations de température, facilité de mise en forme, imputrescibilité, etc. – lui ont rapidement permis de se rendre indispensable. Aujourd’hui, il est présent partout autour de nous, des pots de yaourt aux bouteilles de lait en passant par les jouets, les ustensiles de cuisine, le matériel de sport ou encore les fournitures scolaires.Mais sa suprématie commence à être contestée. Car les déchets plastiques menacent de plus en plus notre environnement. Au-delà de la délicate question des produits jetables — dont certains se voient progressivement interdits de marché —, se pose en effet le problème de la collecte et du recyclable des matières plastiques.En 2019, une étude du WWF rapporte qu’un tiers des déchets plastiques produits dans le monde chaque année se retrouve abandonné dans la nature. © MonicaVolpin, Pixabay, CC0 Creative CommonsAu cœur du plastiqueÀ la base du plastique, on trouve un polymère, une macromolécule constituée de longues chaînes carbonées. Celle-ci est obtenue par la transformation du charbon, du pétrole ou du gaz naturel. Chaque polymère présente des propriétés, une structure et une taille propres. Et, pour en améliorer ces caractéristiques, on peut y ajouter différentes substances des charges, des plastifiants ou autres additifs.S’il existe une grande variété de plastiques, on distingue généralement deux grandes catégories : les thermoplastiques et les thermodurcissables. Les thermoplastiques fondent sous l’effet de chaleur et se solidifient sous l’effet d’un refroidissement. Pour les thermodurcissables, la transformation est irréversible. Une fois formé, le plastique ne se déforme plus.Le terme matière plastique s’applique à une large gamme de polymères parmi lesquels le polyéthylène (PE), l’une des résines thermoplastiques les plus répandues dans le monde, dont sont faits les sacs plastiques. © whitcomberd, FotoliaExemples de plastiquesLe polyéthylène basse densité (PEBD), inventé en 1933, est un produit souple, thermoplastique. Il sert majoritairement pour les sacs poubelles, les films d’emballage, etc.Le polychlorure de vinyle (PVC) est un polymère thermoplastique très utilisé pour les tuyaux, les cartes de crédit, etc.Les polyépoxydes, communément appelés « époxy », sont des plastiques thermodurcissables. On en trouve, entre autres, dans les colles et les peintures.Notez que sont désormais également produits des plastiques d’origine biologique, à partir de sucre de canne, par exemple. L’éthylène qui peut en être extrait permet dans ce cas de fabriquer du polyéthylène (PE).Les fluoropolymères, quant à eux, correspondent à une famille de plastiques haute performance utilisés notamment comme retardateurs de flamme ou comme revêtement de réservoirs pour produits chimiques.

Plastique

Installation de production d’électricité utilisant l’énergie dite nucléaire, présente dans les noyaux des atomes. Cette énergie provient de la force forte (une des quatre forces connues, ou interactions, de l’univers, avec la gravité, la force électromagnétique et la force faible). Cette force assure la cohésion des noyaux des atomes. Deux principes existent pour en récupérer une – petite – partie : la destruction, ou fission d’un noyau lourd (uranium, plutonium), ou la fusion d’un élément très léger (hydrogène ou l’un de ses isotopes, le deutérium ou le tritium).
La fission est utilisée dans les bombes atomiques (« bombes A ») et dans les centrales nucléaires. La fusion est utilisée dans les bombes à hydrogène (« bombes H »), dites également thermonucléaires. La fusion est aussi à l’origine de la chaleur des étoiles et du Soleil. On cherche à mettre au point son exploitation dans de futures centrales. Le programme Iter (International Thermonuclear Experimental Reactor) fait partie de ces recherches.
Fonctionnement d'une centrale nucélaire
Une centrale nucléaire classique contient un ou plusieurs réacteurs nucléaires, lieu de production de l’énergie, sous forme initiale de chaleur, et un ensemble de systèmes assurant la conversion de cette chaleur en électricité. Dans le réacteur, une fois la réaction initiée, elle s’autoentretient car les noyaux brisés émettent des neutrons qui brisent les noyaux voisins. C’est la « réaction en chaîne », que l’on maîtrise en descendant des barres de contrôle (en métal) qui absorbent une partie des neutrons. La conversion en électricité de la chaleur produite est réalisée de la même manière (sur le principe) que dans une centrale à charbon ou à pétrole. L’échauffement de l’eau produit de la vapeur qui fait tourner une turbine, laquelle génère de l’électricité.
Le rendement varie entre 30 et 40 %. Les puissances électriques produites sont souvent de l’ordre de 1.000 mégawatts. En France, les unités de production (ou tranches) sont standardisées, produisant 900 MWe (e pour électrique), 1.300 MWe ou 1.450 MWe.
Les centrales se distinguent par de nombreux choix techniques : le combustible (uranium naturel ou enrichi, plutonium), le modérateur (le fluide qui entretient la réaction dans le cœur, qui peut être de l’eau ordinaire, de l’eau lourde ou du graphite), le fluide caloporteur (eau, eau pressurisée, eau lourde, gaz carbonique, sodium). Le circuit d’eau peut être simple ou double.
Aujourd’hui, la technique la plus utilisée est celle l’eau pressurisée, ou REP (réacteur à eau pressurisée, ou PWR, Pressurized Water Reactor), avec de l’eau sous pression comme modérateur et comme caloporteur. Le combustible est de l’uranium enrichi.
L’ensemble du processus conduit à la production de déchets dont un dixième présente une radioactivité à longue période, ce qui impose un traitement et un stockage complexes.

Centrale nucléaire

6248_la-barytine--de-nombreuses-applications-industrielles

La [popupdefinition id=11930]magn&eacute;tite[/popupdefinition] est une [popupdefinition id=2261]esp&egrave;ce[/popupdefinition] min&eacute;rale ferrimagn&eacute;tique compos&eacute;e d'oxyde de [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition] (Fe3O4). Connue depuis au moins l'&acirc;ge du fer, elle constitue l'un des principaux [popupdefinition id=1553]minerais[/popupdefinition] de fer. [popupdefinition id=4126]Couleur[/popupdefinition] : noir. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La magnétite, un minéral de fer

Chez les espèces eucaryotes : Groupe d'êtres vivants pouvant se reproduire entre eux (interfécondité) et dont la descendance est fertile.L'espèce est l'entité fondamentale des classifications, qui réunit les êtres vivants présentant un ensemble de caractéristiques morphologiques, anatomiques, physiologiques, biochimiques et génétiques, communes.Espèce, un ensemble d'individusLes espèces sont regroupées en genres et divisées en sous-ensembles dénommés variétés, races, souches ou populations. Le recensement des espèces et de leur biodiversité relève de la systématique, leur nomenclature de la taxinomie.Chez les procaryotes, il n'y a pas de notion d'inter fécondité, et l'espèce n'est pas définie de cette manière mais à partir de critères d'identité ou de proximité des génomes ou de certaines séquences d'ADN.

Espèce

Le terme « minerai » désigne une roche, un minéral ou une association de minéraux contenant un ou plusieurs éléments chimiques utiles en teneurs suffisamment importantes pour permettre leur exploitation. La sphalérite constitue par exemple un minerai de zinc. Ce terme provient du latin « minera » qui signifie « mine ». Il a d'ailleurs une signification plus économique que géologique.
 Pilbara est l'une des neuf régions d'Australie-Occidentale. On y trouve la plus grande partie du minerai de fer (iron ore, en anglais) australien autour des villes de Tom Price et Newman. Cette vidéo montre l'exploitation de ce minerai. © meglinsky, YouTube
Les gisements de minerais ne sont pas inépuisables. De nombreuses technologies avancées dépendent des quantités de certains métaux qui se raréfient si l'on en croit des chercheurs et des ingénieurs du Cnrs. Une solution possible à long terme est l'exploitation des richesses minières des astéroïdes.
Minerais métallifères
La plupart des minerais métallifères sont :
des oxydes (exemple : la bauxite pour l'aluminium) ;
des sulfures (exemples : la galène pour le plomb, la sphalérite pour le zinc) ;
des carbonates (exemple : la malachite pour le cuivre) ;
des silicates (exemple : la garniérite pour le nickel).

Minerai

La magnétite est un minéral ferromagnétique. Cet oxyde de fer peut être trouvé naturellement sous forme de cristaux au sein de roches éruptives (et donc magmatiques) ou métamorphiques.
Utilisation de la magnétite
Elle a été utilisée en Chine dans la fabrication de boussoles dès le IVe siècle avant J.-C. Elle permet en effet d’orienter vers le nord les aiguilles sur lesquelles elle est attachée. Cette propriété disparaît lorsque l’oxyde est chauffé à plus de 578 °C puis réapparaît lorsqu'il refroidit.
La magnétite chez les animaux
Des vertébrés (comme les pigeons et les saumons) en possèdent également au sein de cellules spécialisées. Ces animaux sont donc capables de percevoir et d’exploiter le champ magnétique terrestre lors de leurs déplacements. Certaines bactéries, dites « magnétotactiques », abritent également des particules de magnétite en leur sein.

Magnétite

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La [popupdefinition id=4942]sid&eacute;rite[/popupdefinition] est principalement constitu&eacute;e de carbonate de [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition] (FeCO3). Ce [popupdefinition id=1554]min&eacute;ral[/popupdefinition] est rarement pur et est souvent associ&eacute; &agrave; du [popupdefinition id=775]magn&eacute;sium[/popupdefinition] et du [popupdefinition id=774]mangan&egrave;se[/popupdefinition]. Il est tr&egrave;s pr&eacute;sent &agrave; l'int&eacute;rieur des sols. &Agrave; ne pas confondre avec les sid&eacute;rites qui, en astronomie, sont des [popupdefinition id=872]m&eacute;t&eacute;orites[/popupdefinition] m&eacute;talliques compos&eacute;es de fer. [popupdefinition id=4126]Couleurs[/popupdefinition] : marron, brun jaun&acirc;tre &agrave; gris&acirc;tre, gris, gris jaun&acirc;tre &agrave; verd&acirc;tre. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La sidérite, un minéral associé à du magnésium

Corps rocheux d’origine extraterrestre qui a survécu à la traversée de l’atmosphère et qu’on retrouve donc sur le sol (voir étoile filante). On pense qu’une immense météorite (plusieurs kilomètres de diamètre) a été responsable de la disparition des dinosaures, il y a 65 millions d’années. On estime à 10.000 tonnes la masse de micrométéorites et météorites tombant sur Terre par an.Il existe une grande variété de météorites et pour mettre un peu d’ordre dans celle-ci, on a distingué trois grandes catégories.Météorites pierreuses, météorites métalliques et météorites mixtesIl y a les pierreuses, les métalliques et enfin les intermédiaires que l’on appelle « mixtes ». Selon l’interprétation aujourd’hui admise, ces différences de compositions minéralogiques reflètent des conditions de formation et d’évolution différentes pour les corps du Système solaire. Classification des météorites. © Stephane Erard et Aurélie Le Bras (obspm.fr)Chondrites et achondritesLes pierreuses, de loin majoritaires, sont elles-mêmes réparties selon deux grands groupes : les chondrites et les achondrites.Les chondrites sont des météorites primitives n’ayant quasiment pas changé depuis la formation du système solaire il y a 4.566 milliards d’années. Elles doivent leur nom à la présence de chondres, des petites sphérules de 0,1 à 10 mm de diamètre que l’on ne trouve pas dans les roches terrestres, et principalement constituées de minéraux silicatés tels l’olivine et le pyroxène. Le tout est réuni dans une matrice finement cristallisée contenant un peu de fer, parfois des inclusions réfractaires blanchâtres riches en calcium et aluminium, et dans le cas des chondrites carbonées, une forte proportion d’eau et de carbone.Les achondrites sont, elles, dépourvues de chondres. Elles proviennent de la croûte ou du manteau d’un astéroïde de grande taille et elles ont vraisemblablement subi une cristallisation à partir d’un magma. Par leur texture, leur composition minéralogique et chimique, elles ressemblent à certains basaltes terrestres. Parmi elles, les météorites SNC (Shergottites, Nakhlites, Chassigny) sont particulières et pourraient provenir de la planète Mars.Dans le cas d’un astéroïde dont la taille était de quelques centaines de kilomètres au moins, la quantité d’éléments radioactifs initialement présents a été suffisante pour chauffer fortement celui-ci, provoquer une fusion partielle et ainsi la formation d’un noyau ferreux en son centre avec un manteau tout autour donnant lieu à des processus magmatiques et volcaniques.Sidérites et pallasitesLors de collisions violentes, certains de ces astéroïdes ont été pulvérisés sous le choc et ce serait là l’origine des météorites métalliques et mixtes selon qu’elles soient constituées d’un alliage fer-nickel, comme les sidérites, ou d’un mélange de ce dernier avec d’autres minéraux, comme pour les pallasites. Dans ce dernier cas, on observe des cristaux d’olivines noyés dans le métal. On pense qu’il s’agit d’un échantillon de la couche présente à l’interface du noyau et du manteau de ces gros astéroïdes. Le même type de roches se retrouve très probablement à cette même interface sur Terre.

Météorite

Les sidérites sont des météorites métalliques constituées principalement de fer et provenant très probablement d'astéroïdes de quelques centaines de kilomètres de diamètre pulvérisés par une collision. Les sidérites proviendraient du coeur en fer-nickel de ces astéroïdes, suffisamment gros pour qu'un processus de différentiation conduise à une structure similaire à la Terre avec un manteau et un noyau.
La structure appelée Widmannstätten est l'aspect que prennent lors d'un test chimique beaucoup de sidérites. Lorsqu'on les coupe, et que l'on attaque la surface obtenue à l'acide nitrique, il apparaît des figures caractéristiques dues à l'entremêlement de deux minéraux ferreux contenant de 6% à 16% de nickel, la kamacite et la taënite.
(Crédit : NASA)
C'est un excellent test pour savoir si l'on est en présence d'une vraie météorite. Parmi les sidérites, 90% sont ce qu'on appelle des octaédrites et ce sont elles qui réagissent de cette façon à ce test.

Sidérite

Catalyseur essentiel de la photosynthèse chez les végétaux, le magnésium est aussi largement utilisé dans l'industrie, notamment dans les secteurs qui requièrent des alliages métalliques légers.GénéralitésSymbole : MgNuméro atomique : 12Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 2Masse atomique : 24,305 uIsotopes les plus stables : 24Mg stable avec 12 neutrons (78,99 %), 25Mg stable avec 13 neutrons (10 %), 25Mg stable avec 14 neutrons (11,01 %)Série : métaux alcalino-terreuxGroupe, période, bloc : 2 (IIA), 2, sDensité : 1,738Point de fusion : 650 °CPoint d’ébullition : 1.090 °CHistorique du magnésium Déjà connu dans l’Antiquité, le magnésium a été isolé en 1808 par Davy. Le scientifique le nomma ainsi d’après un district grec appelé Magnesia, en Thessalie, où se situaient de grandes quantités de magnésium.Propriétés du magnésiumLe magnésium est un métal d'aspect argenté ou blanc. Sa teinte se modifie doucement à l'air par la formation d'un oxycarbonate. Quand il est placé en solution, des ions Mg2+ se forment. Il a la particularité de former certains sels très solubles dans l'eau, tandis que le carbonate de magnésium précipite facilement et que l'hydroxyde de sodium n'est pas soluble.Le magnésium, s'il est débité en copeaux, s'enflamme aisément à l'air. L'échauffement et la combustion de la poudre de magnésium résultent de la simple oxydation sous l'effet du dioxygène contenu dans l'air. En outre, on trouve le magnésium dans la chlorophylle des végétaux.Utilisation du magnésiumDans l’industrie, le magnésium est souvent utilisé en combinaison avec l’aluminium pour des applications où la réduction du poids est primordiale. Le magnésium est en effet un tiers moins dense que l’aluminium. Les applications sont ainsi nombreuses dans les secteurs aéronautique et automobile. En chimie, le magnésium a longtemps été utilisé dans la célèbre réaction de Grignard afin de synthétiser des molécules organiques complexes.Le magnésium a longtemps été utilisé pour les flashs des photographes mais les ultraviolets de sa lumière sont nocifs. On retrouve aussi le magnésium dans les chauffe-plats, car l'oxydation de ce métal est fortement exothermique. En gymnastique, les athlètes utilisent le carbonate de magnésium (qu'il ne faut pas confondre avec la magnésie) pour augmenter l'adhérence au niveau des mains.Les besoins de l’organisme en magnésiumLe magnésium ne s’accumule pas dans l’organisme mais une dose journalière de 300 mg est recommandée. En effet, il sert à la formation des os et des dents ainsi qu’à la fixation du calcium. Il est également essentiel dans le transport de l’influx nerveux et dans la contraction des muscles, entre autres rôles biologiques. La spiruline, le bon plan pour sortir en pleine forme de l'hiver ! Réduction avec le code "FSCIENCES"

Magnésium

Par son aspect, le manganèse est un cousin du fer et il est présent dans de nombreux alliages. Environ 80 % de ses réserves sont localisées en Afrique du Sud.
Généralités
Symbole : MnNuméro atomique : 25Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 13, 2Masse atomique : 1,008 uIsotopes les plus stables : 55Mn stable avec 30 neutrons (100 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 7, 4, dDensité : de 7,21 à 7,44Point de fusion : 1.246 °CPoint d’ébullition : 2.061 °C
Historique du manganèse
Le manganèse est connu depuis des millénaires, servant de pigment aussi bien dans les peintures rupestres que dans les verres de l'Antiquité. Il a été isolé à partir du dioxyde de manganèse par Johan Gottlieb Gahn en 1774.
Propriétés du manganèse
Le manganèse est un métal dont l'apparence est proche de celle du fer. Il est dur et fragile. Il peut s'oxyder très facilement et le métal et ses ions s'avèrent paramagnétiques. Pour le manganèse, tous les états d'oxydation entre +1 et +7 sont observés. Les composés qui contiennent le manganèse dans l'état +7 sont particulièrement oxydants.
Utilisation du manganèse
C'est surtout pour la préparation d'aciers alliés qu'on utilise le manganèse. On sait en effet depuis environ deux siècles qu'ajouter du manganèse au fer le rend plus dur sans pour autant en faire un objet plus cassant. On retrouve ce métal dans les rails et aiguillages ou les piles électriques. Il sert également d'engrais pour beaucoup de plantes. Le verre peut être teinté en violet, brun ou noir avec du dioxyde de manganèse MnO2. L'ajout de manganèse dans les céramiques augmente leur résistance à la corrosion, pour des applications marines par exemple.
Le manganèse, un oligoélément indispensable pour l’Homme
Le manganèse est un oligoélément mais sa surconsommation le rend toxique. Les céréales, les noix, les fruits et les légumes verts sont des sources de manganèse. La dose journalière recommandée est de deux à trois milligrammes. Ce métal agit comme cofacteur pour de nombreuses enzymes (glutamine synthétase et pyruvate carboxylase notamment). Le manganèse s'avère indispensable pour la synthèse d'enzymes qui luttent contre le stress oxydant et atténuent les dommages des radicaux libres. La synthèse des vitamines B1 et E implique aussi le manganèse.

Manganèse

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Min&eacute;ral du groupe des [popupdefinition id=1613]silicates[/popupdefinition], l'orthose est pr&eacute;sent dans les [popupdefinition id=13938]roches plutoniques[/popupdefinition] et m&eacute;tamorphiques, c'est-&agrave;-dire form&eacute;es par la [popupdefinition id=1664]recristallisation[/popupdefinition] de [popupdefinition id=1101]roches s&eacute;dimentaires[/popupdefinition] ou magmatiques. On en trouve &eacute;galement dans certaines [popupdefinition id=872]m&eacute;t&eacute;orites[/popupdefinition]. [popupdefinition id=4126]Couleurs[/popupdefinition] : incolore, blanc, gris, jaune, jaune gris, rouge rose, rouge&acirc;tre, vert, verd&acirc;tre, rose. &copy; Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

L’orthose, un minéral extraterrestre

Formation de nouveaux cristaux dans une roche sans fusion.

Recristallisation

Une roche plutonique se forme lorsque du magma refroidit lentement dans les profondeurs de la croûte terrestre (à l’inverse d’une roche volcanique). La faible vitesse de ce processus permet alors aux roches de mieux se cristalliser, ce qui leur confère une texture grenue.
Le granite, une roche plutonique bien connue
La plus courante de ces roches est le granite, mais il en existe bien d’autres qui sont classées selon leur composition en minéraux clairs (quartz, feldspath, etc.) et foncés. Il s’agit notamment du gabbro, de la péridotite ou encore de la diorite.

Roche plutonique

Les roches sédimentaires proviennent de la lithification. La lithification est la transformation en roches consolidées des sédiments qui sont des éléments déposés par l'eau, le vent (par exemple le loess qui est un dépôt éolien formé de quartz, d'argile et de calcaire) ou la glace et qui proviennent de l'usure des continents (la destruction de roches) ou d'êtres vivants de la biosphère qui ont concentré ou libéré certaines substances (oxygène, CO2, calcium). Les sédiments eux-mêmes existent sous plusieurs formes comme les sédiments carbonatés et silicieux. 
On peut tenter de dresser une classification des roches sédimentaires mais comme elles sont souvent le résultat de mélanges d’origines multiples, la tâche n’est pas aisée. La composition chimique et la minéralogie sont pourtant d’une aide précieuse ainsi que l’origine de ces roches. Cela permet de distinguer par exemples des roches argileuses, roches phosphatées ou roches salines avec bien sûr les roches carbonatées bien connues que sont les calcaires.

Roche sédimentaire

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La [popupdefinition id=5051]fluorine[/popupdefinition], ou fluorite, est compos&eacute;e de fluorure de [popupdefinition id=5069]calcium[/popupdefinition] (CaF2). Elle poss&egrave;de &eacute;galement des traces de diff&eacute;rents [popupdefinition id=861]ions[/popupdefinition], ce qui explique ses multiples [popupdefinition id=4126]couleurs[/popupdefinition]. Elle est souvent utilis&eacute;e en astronomie afin de limiter les ph&eacute;nom&egrave;nes d'[popupdefinition id=5194]aberration chromatique[/popupdefinition] sur les [popupdefinition id=7665]lentilles[/popupdefinition] et les objectifs. Couleurs : incolore, vert, rose, violet, bleu, etc. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by-sa 3.0

La fluorite multicolore

Un ion est une espèce chimique chargée électriquement, un atome ou une molécule ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.
Ions monoatomiques et polyatomiques, cations et anions
Les ions peuvent être monoatomiques, s’ils ne sont formés que d’un seul type d’atomes, ou polyatomiques s’ils contiennent des atomes différents.
Une perte d'électron(s) correspond à une charge globale positive : on parle alors de cation.
Un gain d'électron(s) correspond à une charge globale négative : on parle alors d’anion. Les ions polyatomiques sont le plus souvent des anions.
On retrouve la charge électrique d’un ion en exposant, à la fin de sa formule chimique. Ainsi, par exemple, l’ion sulfate se note SO42- et l’ion sodium Na+.
Le sel de table contient des ions sodium et des ions chlorure. © HandmadePictures, Shutterstock
Composés ioniques
Les composés ioniques sont des solides constitués de plusieurs ions – anions et cations – reliés entre eux par des liaisons chimiques appelées « liaisons ioniques ». Ainsi le sel de cuisine – ou chlorure de sodium – est un composé ionique de formule NaCl. Il est formé d’anions chlorure (Cl-) et de cations sodium (Na+).
Solutions ioniques
Les solutions ioniques sont des liquides, de charge électrique globalement neutre, constitués de plusieurs ions – anions et cations – comme la solution de chlorure de fer II, formée d’anions chlorure (Cl-) et de cations fer II (Fe2+).

Le nom de la fluorine vient du latin fluere signifiant fondre, couler. Certains minéraux fluorés ont des propriétés de fondant : ils abaissent le point de fusion de divers minerais et les rendent plus fluides. Le caractère phosphorescent de la fluorine a été découvert par le minéralogiste Mohs au XIXe.
La fluorine (de symbole CaF2) est utilisée depuis le Moyen Âge comme agent pour liquéfier les scories lors de la production des métaux. Au XIXe, la cryolite (Na3AlF6) était utilisée dans la préparation électrolytique de l'aluminium, permettant ainsi une formidable expansion de la sidérurgie de ce métal.
La fluorite désigne la roche contenant la fluorine, le principal minerai du fluor. 
Le nom fluorescence en dérive également. L'émission de lumière par la fluorite chauffée a été découverte au XVIIe. 
Ce minéral, qui existe à l'état naturel en de nombreux endroits, a reçu plusieurs noms : Spatum vitreum ou Calx fluorata entre autres, avant de porter le nom de fluorite. Le terme commercial et industriel est spath fluor.
Couleurs de la fluorite
La teneur de l'écorce terrestre est inférieure à 0,1 % en fluor. Les couleurs sont dues à la présence d'éléments divers dans le cristal par exemple des ions (yttrium, europium…). Les plus répandues sont :
 Fluorite verte (la Barre) et fluorite mauve, violette à violet foncé (Berbès). © Spathfluorminerals.com
 Fluorite transparente et bleue (Le Beix, Le Burg). © Spathfluorminerals.com
Fluorite jaune-doré. © Spathfluorminerals.com
Après concentration du minerai, pour l'industrie, on distingue deux types de produits :
le spath fluor « acide » ou « chimique », contenant plus de 97 % de CaF2. Destiné à la chimie il se présente sous forme de poudre ;le spath fluor « métallurgique » contenant moins de 97 % de calcium fluoride (CaF2), en grains.
Dans certains cas, le spath fluor est concurrencé par l'acide fluosilicique, sous-produit de l'industrie des engrais phosphatés.
Production mondiale 
La fluorite est utilisée pour réaliser des lentilles transparentes aux ultraviolets. Utilisée comme fondant en métallurgie, elle sert à la préparation du fluor.
Production mondiale en 1996, 4.200.000 tonnes (chiffres de la Société française de chimie)
Chine : 2.000Mexique : 525CEI : 300Mongolie : 210Afrique du Sud : 200France : 130
En 1994, fermeture de Buffalo Fluorpar Mine (Afrique du Sud), la plus grande mine au monde, qui produisait 180.000 t/an.
Principaux pays exportateurs : Chine, Mexique et Afrique du Sud. Principaux pays importateurs : États-Unis (573.000 t, en 1995) et Japon.
Les minerais ont, en France, une teneur de l'ordre de 50 % en CaF2. L'arrêt définitif de la production française a été fait en avril 2006 (mines du Tarn). On consomme environ 100.000 t de spath acide et environ 20.000 t de spath métallurgique. 
Quelques mines françaises exploitées pour la fluorite
Chaillac, Indre, exploité par la SIC jusqu'en 2003.Le Kaymar, Aveyron, exploité depuis l'Antiquité pour l'argent et le plomb et depuis le XXe pour la fluorite.Langeac, Haute Loire, une des plus grosses productions, arrêtée en 1977.Le Burg, Tarn, filon très pur exploité par une filiale de Péchiney.La Pierre Perthuis, Yonne, le plus important en tonnage et en étendue…
En tout une vingtaine de lieux d'exploitation et presque autant de mines intéressantes sur le plan minéralogique avec de très beaux spécimens dans certains endroits. 
Ponts de Pierre Perthuis, Yonne (lieu d'ancienne mine de fluorite). Le plus petit (plus ancien) date de 1770, les deux enjambent La Cure. © DR
Industrie du spath fluor
Spath fluor acide et spath fluor métallurgique se partagent moitié - moitié, en tonnage, la consommation mondiale de 3 millions de t/an. La fluorite est la source de l'élément fluor pour l'industrie chimique. Elle permet de fabriquer le fluorure d'hydrogène (HF) :
CaF2 + H2SO4———> CaSO4 + 2 HF (300 °C, four rotatif)H2SO4 concentré fumant
La présence de silice dans la fluorite est limitée au maximum car elle consomme l'acide fluorhydrique formé sous forme de SiF4 et H2SiF6. Le fluorure d'hydrogène (HF) gazeux est purifié pour donner une pureté de 99,9 %. Il faut plus de 2 tonnes de CaF2 pour obtenir une tonne d'acide fluorhydrique. CaSO4, sous-produit, peut être valorisé dans la fabrication du plâtre. 
Utilisations de la fluorite 
L'élaboration d'aluminium fluoride AlF3 (par attaque de l'alumine Al2O3) et de la cryolite (Na3AlF6) pour le bain d'électrolyse qui permet de produire l'aluminium :cryolithe : 83 %AlF3 : 7 %CaF2 : 5 %Al2O3 : 5 %
Il faut entre 20 et 60 kg de spath fluor par tonne d'aluminium, soit 1/3 de la consommation mondiale de spath fluor (Données SFC). L'aluminium est l'industrie où les émissions atmosphériques de fluorure sont les plus importantes, avec 75 % des émissions. Comme la température est élevée à l'intérieur d'une cuve, lors de la production d'aluminium, une partie des fluorures est émise sous forme de gaz par évaporation des composés fluorés et pollue la région environnante si des filtres très performants ne sont pas mis en place.
La fabrication de dérivés fluorés : chlorofluorocarbures, hydrofluorocarbures, polymères fluorés, fluorures simples avec par exemple le NaF du sel de table fluoré…Par ailleurs, HF est la source du fluor, obtenu par électrolyse, utilisé pour oxyder UF4 en UF6, pour l'enrichissement de l'uranium par diffusion gazeuse… La fluorite est également utilisée directement comme fondant dans l'électrolyse de l'aluminium et la sidérurgie : fluidité du laitier avec une consommation de 20 kg/t d'acier produit et comme fondant de la chaux. La fluorite est également utilisée dans l'industrie céramique comme opacifiant des émaux. Le spath fluor doit être utilisé avec précision car un mauvais dosage peut provoquer le bouillonnement de l'émail. Elle est aussi utilisée dans l'industrie du verre : verre opale, fibres de verre, verres spéciaux.
Aluminium Péchiney St-Jean-de-Maurienne. © DR
Lire notre dossier Le fer tombe le masque
Bibliographie
C.König : notes personnellesPascal, P., Nouveau traité de chimie minérale, Masson 1964Informations Chimie, n° 270, mars 1986.Techniques de l'Ingénieur, Acide fluorhydique, 1995.E. Guillou-Gotkovsky, La Mine de Fluorite de Valzergues (Aveyron)Fluorite et autres halogénures, Minéraux et Fossiles HS N°13 - 2001
Sur Internet
Société chimique de France Industrie de l'aluminium 
Remerciements
Spathfluorminerals.comEtienne Guillou - MultiAxes46, petite rue Verte78 610 Le Perray en YvelinesFrance

Fluorine 

Le concept d’aberration chromatique recouvre plusieurs phénomènes optiques différents (aberration chromatique latérale, aberration chromatique longitudinale) qui se traduisent tous par des franges colorées indésirables autour des éléments d’une image. Cela provient du fait que dans une lentille convergente par exemple, les radiations de courtes longueurs d'onde (violet/bleu) convergent plus près de la lentille que les longueurs d'onde plus longues (rouge) : la diffraction ne se fait pas pour toutes les couleurs avec le même angle.
Ce phénomène est particulièrement visible autour des transitions à fort contraste dans des zones relativement neutres de l’image.

Aberration chromatique

Le mot lentille peut désigner la lentille correctrice (lentille de contact) ou la légumineuse (détaillée ci-dessous).Saison de la lentilleLa lentille se récolte au mois d'août, mais se conserve sèche tout au long de l'année. Elle peut donc se consommer en toute saison. Ce légume se conserve particulièrement bien lorsqu’il est à l’abri de l’humidité et de la lumière, dans un récipient. C’est une plante qui se cultive facilement dans le jardin. Qualités nutritionnelles de la lentilleLégumineuse légère (89 kilocalories pour 100 grammes), riche en glucides complexes et championne des apports en minéraux divers (et en fer), elle rassasie en fournissant une belle quantité de protéines végétales. De plus, elle est pauvre en lipides et riche en fibres. La lentille fait partie des légumineuses ayant une petite taille. Les lentilles sont très appréciés par les végétariens en association avec des céréales. Variétés de lentillesDe la famille des Papilionacées, les lentilles se déclinent en quatre grandes variétés : 
la lentille verte, la plus répandue ;
la lentille blonde, un peu plus grosse mais moins goûteuse ;
la lentille rouge ou lentillon ;
la lentille corail au goût subtil.
Choisir les lentillesVerte, blonde, rouge ou corail, préférez-les bien lisses, intactes et d'une couleur attrayante et brillante. Privilégiez les graines de taille uniforme, ce qui en facilitera la cuisson. On peut aussi consommer les lentilles germées.Les lentilles en FranceEn France, la production des lentilles se développe régulièrement, ces graines sont cultivées principalement dans le Centre, la Champagne-Ardenne et les Pays de la Loire. Cependant, la quantité de lentilles produite n’est pas suffisante pour les besoins de consommation, la France importe une grande quantité, principalement les lentilles blondes et celles qui sont destinées à être mise en conserve. Cuisiner les lentillesLa durée de cuisson des lentilles varie en fonction de la variété choisie, ces graines accompagnent les volailles et les viandes blanches. Pour les lentilles vertes et blondes, démarrez la cuisson à l’eau froide et ajoutez le sel ou le bouillon seulement 10 minutes avant la fin de la cuisson pour que le temps de cuisson soit plus court (environ 30 à 40 minutes). Si vous voulez donner du goût à vos recettes, ajoutez à l’eau de cuisson un oignon, des plantes aromatiques comme le thym ou le laurier et des carottes.Préparer des lentilles corail est différent, commencez par les rincer à l’eau pour éliminer la poussière. Ensuite, versez les lentilles corail dans l’eau froide pour la cuisson et laissez cuire pendant environ 10 minutes à feu doux avec un couvercle. Ajoutez le sel uniquement à la fin de la cuisson. Les lentilles corail sont parfaites pour vos recettes de soupes puisqu’elles se transforment facilement en purée. Il existe une multitude de recettes à base de lentilles, vous pouvez les consommer en soupe, en salade ou pour agrémenter vos plats. 

Lentille

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La topaze fait partie des n&eacute;sosubsilicates tout comme l'andalousite, le [popupdefinition id=3556]disth&egrave;ne[/popupdefinition] et le sillimanite. Elle a longtemps &eacute;t&eacute; confondue avec l'[popupdefinition id=866]olivine[/popupdefinition] jaune. Son nom est d'ailleurs tir&eacute; de l'&icirc;le de Topazios qui &eacute;tait un [popupdefinition id=1500]gisement[/popupdefinition] d'olivine de la mer Rouge. La topaze peut changer de teinte par proc&eacute;d&eacute; artificiel. [popupdefinition id=4126]Couleurs[/popupdefinition] : vari&eacute;es. &copy; DidierDescouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La topaze, un silicate

L’olivine est le minéral emblématique du manteau terrestre. Elle domine en effet la composition des péridotites.L’olivine fait partie du groupe des silicates et plus spécifiquement des nésosilicates. Il ne s’agit cependant pas d’une espèce minérale à proprement parler. Le terme « olivine » est en fait un terme générique qui englobe tous les minéraux de la série réactionnelle forstérite-fayalite.Caractéristiques principalesL’olivine tient son nom de sa couleur vert olive, qui peut prendre cependant diverses teintes, du vert clair au vert sombre. Ce minéral forme souvent de petits grains arrondis, et plus rarement des cristaux bien formés. Son éclat est vitreux et assez caractéristique avec sa couleur. Il s’agit d’un minéral ayant une forte dureté (6,5 à 7 sur l’échelle de Mohs), ce qui signifie qu’il raye le verre et l’acier.La composition chimique des olivines est légèrement variable en fonction des différentes espèces du groupe. La formule générale est XYSiO4, avec X et Y pouvant être du magnésium (Mg), du fer (Fe), du manganèse (Mn) ou du calcium (Ca).Il arrive que l’on observe des olivines contenant également du zinc, du nickel et du chrome.Présence dans les rochesL’olivine est le premier minéral à cristalliser lors du refroidissement d’un magma (aux alentours de 1 000°C), ce qui explique sa présence dans les roches magmatiques et notamment les basaltes.Grains d'olivines (minéraux vert clair) dans un basalte © Thierry Caro, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5Les dunites peuvent ainsi contenir plus de 90% d’olivine.L’olivine est cependant très sensible à l’altération par l’eau, et est donc rapidement dégradé en surface. Lorsque le minéral est en contact avec de l’eau et du CO2, il s’altère rapidement pour former de la serpentine. L’olivine peut également se dégrader et former de la chlorite, de l’amphibole, des oxydes de fer et du talc.UtilisationL’olivine a trouvé de nombreuses applications, notamment dans la sidérurgie où elle est utilisée comme additif lors de la fusion du minerai de fer dans les hauts fourneaux. C’est plus spécifiquement la présence de magnésie (MgO) dans l’olivine qui joue un rôle de fondant en permettant d’abaisser la température de fusion. De part sa capacité à fixer du CO2 lors de son altération, l’olivine présente un intérêt pour la géoingénierie, qui envisage de l’utiliser pour faire baisser le taux de CO2 atmosphérique. Ces techniques sont cependant très contestées et non autorisées.Lorsqu’elle est bien cristallisée, l’olivine peut être utilisée en joaillerie. Le minéral est alors souvent désigné par le terme de péridot.Péridots taillés pour la bijouterie © NLuna04, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 

Olivine

Lieu de concentration d'un ou plusieurs éléments (exemple: gisements de minéraux, gisements de fossiles).

Gisement

Nésosilicate type andalousite ou sillimanite.

Disthène

6258_la-topaze--un-silicate

La rhodochrosite est un carbonate de [popupdefinition id=774]mangan&egrave;se[/popupdefinition] (MnCO3) relativement rare. Sa belle [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] rose rouge, tr&egrave;s appr&eacute;ci&eacute;e en joaillerie, est due &agrave; la pr&eacute;sence de mangan&egrave;se. Couleur : rose rouge. &copy; The_Wookies, Wikimedia Commons, CC by 2.5

La rhodochrosite, une couleur éclatante

6260_la-rhodochrosite--une-couleur-eclatante

Esp&egrave;ce min&eacute;rale de formule Al2SiO4(F,OH)2, la topaze peut contenir des traces de [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition], de chrome, de [popupdefinition id=775]magn&eacute;sium[/popupdefinition] et de [popupdefinition id=14783]titane[/popupdefinition]. Lorsqu'on expose longtemps cette pierre fine &agrave; la [popupdefinition id=326]lumi&egrave;re[/popupdefinition] solaire, elle peut changer de [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition]. Couleurs&nbsp;: incolore &agrave; blanc, bleu, verd&acirc;tre, brun jaune, orange, rose, rouge&acirc;tre, violet, brun. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by-sa 3.0

La magnifique topaze

On désigne par le terme de « lumière visible » le spectre du rayonnement électromagnétique perceptible par l’œil humain.
La lumière blanche
Les longueurs d’ondes de la lumière visible s’échelonnent d’environ 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). Le spectre visible est obtenu par décomposition de la lumière blanche par un prisme. Les caractéristiques et les propriétés de la lumière sont étudiées dans le cadre de l'optique.
Vitesse de la lumière
La lumière se propage dans le vide ainsi que dans la matière ; sa vitesse de propagation dépendant du milieu dans lequel elle se déplace. Dans le vide, la lumière se propage à la vitesse c de 3.108 m.s-1., c'est-à-dire 300.000.000 mètres par seconde, ou encore 300.000 kilomètres par seconde. La vitesse de la lumière dans le vide est l’une des constantes fondamentales de la physique.
Lumière, longueur d'onde et couleur
Autre caractéristique importante : sa longueur d’onde. Dans un milieu dispersif, celle-ci peut d’ailleurs influer sur la vitesse de propagation de la lumière. La longueur d’onde influe aussi sur la perception sensorielle de l’œil et donne ainsi à la lumière sa couleur.
Ondes électromagnétiques et photons : la dualité onde-corpuscule
D’un point de vue théorique, la lumière peut être représentée soit par des ondes électromagnétiques, soit par des photons. C’est ce que les physiciens appellent la dualité onde-corpuscule. Ainsi, certains phénomènes optiques (rayonnement du corps noir et loi de Planck, etc.) s’expliquent bien à l’aide de la théorie ondulatoire qui suppose que la lumière est une onde électromagnétique. Pour d’autres (effet photoélectrique, effet Compton, etc.), il faut supposer que la lumière est composée de corpuscules d’énergie nommés « photons ».
Physique : optique quantique et photons intriqués
La théorie quantique a formalisé cette surprenante dualité. Les photons possèdent à la fois les propriétés de particules – on peut les compter, par exemple – et celles d’ondes : ils peuvent interférer.
Les physiciens sont capables de manipuler des photons uniques ou des paires de photons dits intriqués. Ils étudient les phénomènes qui en découlent dans le cadre de l’optique quantique. Les applications potentielles sont prometteuses : cryptographie inviolable, calculs basés sur le qubit, etc.

Lumière

De la crème solaire aux avions de chasse, le titane est employé dans différents domaines pour ses nombreuses qualités : résistance thermique et mécanique, résistance à la corrosion, etc. Tant et si bien qu’on en fait également des prothèses.
Généralités
Symbole : TiNuméro atomique : 22Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 8, 4Masse atomique : 47,867 uIsotopes les plus stables : 46Ti stable avec 24 neutrons (8 %), 47Ti stable avec 25 neutrons (7,3 %), 48Ti stable avec 26 neutrons (73,8 %), 49Ti stable avec 27 neutrons (5,5 %), 50Ti stable avec 28 neutrons (5,4 %)Série : métaux de transition Groupe, période, bloc : 4, 4, dDensité : 4,51 Point de fusion : 1.668 °CPoint d’ébullition : 3.287 °C
Historique du titane
En 1791, William Gregor isola l'un des composés du titane, l'ilménite. Indépendamment, Martin Heinrich Klaproth trouva en 1795 un métal inconnu dans le rutile (dioxyde de titane avec des traces de fer), semblable à celui de Gregor, et lui donna le nom de titane, en référence aux géants de la mythologie grecque. La production de titane presque pur date de 1910, tandis qu'un procédé industriel de fabrication ne sera mis au point qu'en 1939.
Propriétés du titane
Le titane est très apprécié dans l'industrie à plus d'un titre : sa masse volumique est inférieure de 40 % à celle de l'acier mais sa résistance mécanique est importante ainsi que sa résistance au feu et il a une excellente tenue à la corrosion. En outre, il est très biocompatible, comme l'or et le platine.
Utilisation du titane
L'immense majorité du titane se fait sous forme de dioxyde de titane (TiO2), que l'on retrouve comme pigment ou opacifiant dans les peintures, les crèmes solaires, les dentifrices, les céramiques, les médicaments, etc.
Historiquement, l'aéronautique et l'aérospatiale ont été les premières à exploiter le titane. Il est employé dans la plupart des avions sous forme de pièces forgées ou de boulons. Sur le lanceur Ariane 5, on emploie le titane pour les pièces en contact avec le mélange dihydrogène-dioxygène pendant la combustion dans le moteur vulcain. Faiblement magnétique, il se retrouve dans des outils de la Station spatiale internationale (ISS).
En chimie, le titane sert à fabriquer des réacteurs dans les raffineries car il résiste bien au dioxyde de carbone et au sulfure d'hydrogène. Sa résistance au chlore le fait utiliser dans les processus de blanchiment de la pâte à papier.
Les militaires emploient aussi largement le titane dans les blindages. La coque des sous-marins russes de la classe Alfa est entièrement réalisée en titane.
Au niveau médical, du fait que l'os adhère spontanément au titane et que celui-ci est biocompatible, il est un matériau de choix pour les prothèses. Des outils en titane sont aussi utilisés en chirurgie.
Effets du titane sur la santé
Le titane n’est pas considéré comme toxique et ne joue aucun rôle biologique dans le corps humain. Cependant, l'inhalation excessive de titane élémentaire ou de dioxyde de titane peut provoquer de légers changements dans les poumons.

Titane

6262_la-magnifique-topaze

Ce [popupdefinition id=10470]sulfure[/popupdefinition] de [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition] est susceptible de cristalliser. Il prend alors des reflets dor&eacute;s. Durant la ru&eacute;e vers l'or, la [popupdefinition id=4594]pyrite[/popupdefinition] a d'ailleurs &eacute;t&eacute; confondue par de nombreux mineurs avec le pr&eacute;cieux [popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition] &agrave; cause de son &eacute;clat et de sa [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition]. Cet &eacute;pisode lui a valu le surnom d' &laquo; or des fous &raquo;. Couleurs : dor&eacute; p&acirc;le. &copy; DidierDescouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La pyrite, l'or des fous

Corps conducteur de l'électricité, et de la chaleur, en général malléable et ductile et réfléchissant la lumière (éclat métallique).
Au contact d'un acide, un métal donne un sel ; au contact de l'oxygène, il donne un oxyde (avec difficulté pour les " métaux nobles " comme l'or, le platine...).
On distingue les métaux alcalins et alcalino-terreux, les métaux de transition (éléments dont la couche d est partiellement remplie), les lanthanides ou terres rares (dont la couche 4f est partiellement remplie), les actinides (idem pour la couche 5f).
Phys. L'état métallique est défini par ses propriétés électroniques dues à la liaison métallique, qui, contrairement à la liaison covalente (électrons localisés entre les ions) ou la liaison ionique (électrons localisés à la périphérie des ions), est assurée par des électrons délocalisés (Voir théorie des bandes). 
Cet état existe pour les trois quarts des éléments chimiques, du moins pour certaines formes allotropiques : le silicium est métallique à l'état liquide et covalent à l'état solide par exemple. La conductivité électrique des métaux diminue quand la température augmente. A très basse température, certains métaux sont supraconducteurs, c'est-à-dire qu'ils conduisent l'électricité sans aucune dissipation. A une conductivité électrique élevée est associée une bonne conductivité de la chaleur. 
Les propriétés magnétiques des métaux sont diverses : paramagnétisme, ferromagnétisme (fer, nickel), antiferromagnétisme (cobalt)...
Phys.sol. La séparation entre métal, semi-conducteur et isolant est liée à la valeur de l'énergie de Fermi par rapport aux bandes d'énergie autorisées aux électrons : haut de la bande de valence, bas de la bande de conduction. Le niveau de Fermi d'un métal est dans la bande de conduction.

Métal

6264_la-pyrite--l-or-des-fous

L'aigue-marine est une vari&eacute;t&eacute; de b&eacute;ryl, une [popupdefinition id=2261]esp&egrave;ce[/popupdefinition] min&eacute;rale du groupe des [popupdefinition id=1613]silicates[/popupdefinition]. Elle est consid&eacute;r&eacute;e comme une pierre fine. Sa [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] bleu clair caract&eacute;ristique &eacute;voque l'eau de mer, ce qui lui a valu son nom. Couleurs : incolore &agrave; bleu verd&acirc;tre. &copy; Vassil, Wikimedia Commons, DP

L’aigue-marine, une pierre fine aux couleurs de la mer

6266_l-aigue-marine--une-pierre-fine-aux-couleurs-de-la-mer

L'&eacute;meraude est une des quatre [popupdefinition id=1578]pierres pr&eacute;cieuses[/popupdefinition]. Sa [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] verte caract&eacute;ristique provient de traces de chrome, de [popupdefinition id=14785]vanadium[/popupdefinition] et parfois de [popupdefinition id=721]fer[/popupdefinition]. Sa formation&nbsp;n&eacute;cessite des conditions g&eacute;ologiques exceptionnelles, ce qui la rend&nbsp;tr&egrave;s rare. Couleur&nbsp;: vert. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La précieuse émeraude verte

En France, jusqu’à la parution du décret n° 2002-65 le 14 janvier 2002, le terme pierre précieuse était employé pour désigner des pierres rares, de grande qualité et dont les couleurs et la brillance magnifiaient la beauté. Le tout sans lien avec une quelconque définition scientifique. En revanche, l’appellation pierre précieuse ne donnait pas nécessairement d’indication de valeur sur le marché. Certaines pierres fines sont en effet plus rares, plus demandées et/ou plus difficiles à extraire et de fait, plus coûteuses.
Dans la Grèce Antique déjà, il existait une distinction entre pierre fine et pierre précieuse. Mais aujourd’hui, les deux types de pierres se retrouvent donc groupés sous le terme de pierre gemme. Même si rien n’interdit d’utiliser encore le terme pierre précieuse. Uniquement toutefois lorsqu’il s’agit de parler de diamant, de saphir, d’émeraude ou de rubis.
Le saphir — ici en photo – tout comme le diamant, l’émeraude ou le rubis peuvent sortir de la liste des pierres précieuses pour devenir des pierres fines si leur qualité est jugée insuffisante. © Alexander Potapov, Fotolia
Diamant, saphir, émeraude et rubis
Rappelons que le diamant est composé de carbone cristallisé à haute pression dans un système cubique. Il est l’un des matériaux naturels les plus durs au monde. Mais attention, le diamant synthétique ne peut pas être appelé pierre précieuse. Car le terme est exclusivement réservé aux minéraux naturels. En sont donc également exclues les pierres d’imitation, les pierres composites ou les pierres reconstituées. Avec le saphir — une variété du corindon, une espèce minérale composée d’alumine anhydre cristallisé —, le diamant est la seule pierre précieuse à présenter différentes couleurs naturelles. Et c’est la présence de traces d’impuretés qui donne sa couleur au saphir : le bleu pour le titane et le fer, le rose pour le chrome.
Même s’il peut aller du rouge violacé au rouge jaunâtre, le rubis, quant à lui — issu de la famille du corindon également —, est toujours rouge. Et avec le diamant, il est la pierre précieuse dont la valeur peut exploser. L’émeraude quant à elle affiche toujours une couleur verte. Une couleur qu’elle doit à des traces de chrome, de vanadium et de fer. L’émeraude correspond à une variété de béryl, une espèce minérale du groupe des silicates.

Pierres précieuses

Avec ses composés qui affichent des couleurs vives, on retrouve le vanadium principalement dans les aciers. Il n’est pas impossible que vous ayez chez vous une clé à molette en chrome-vanadium...
Généralités
Symbole : VNuméro atomique : 23Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 11, 2Masse atomique : 50,94 uIsotopes les plus stables : 51V stable avec 28 neutrons (99,75 %), 50V avec une demi-vie de 150 millions de milliards d’années (0,25 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 5, 4, dDensité : 6Point de fusion : 1.910 °CPoint d’ébullition : 3.407 °C
Historique du vanadium
Le vanadium a été découvert en 1801 par l'Espagnol del Rio. Le Suédois Sefström le redécouvrit en 1831 dans de nouveaux oxydes. Son nom vient de Vanadis, la déesse scandinave de la beauté. Il a été choisi à cause des nombreuses couleurs vives que le vanadium apporte dans ses composés.
Propriétés du vanadium
Métal blanc et brillant, le vanadium est aussi ductile et dur. Il est peu sensible à la corrosion par les composés alcalins, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. Il interagit moins que d'autres métaux aux neutrons issus de la fission nucléaire. Il est également acide et basique. Tous les états d'oxydation entre +1 et +5 existent.
Utilisation du vanadium
On emploie principalement le vanadium comme additif pour les aciers ou dans le ferro-vanadium. Par ailleurs, le pentoxyde de vanadium V2O5 sert de catalyseur dans le domaine des céramiques.
Les batteries à flux l'utilisent pour le stockage d'électricité. Certains aciers chirurgicaux contiennent du vanadium. Le bleu vanadium contient ce métal en tant que pigment. Sous forme de composés, il catalyse la synthèse de l'acide sulfurique ou encore de l'anhydride maléique. On trouve aussi le vanadium associé à l'aluminium et au titane dans certains moteurs de jet.
Effets du vanadium sur la santé
Tous les composés du vanadium peuvent être considérés comme toxiques. Le vanadium inhalé en trop grandes quantités peut provoquer bronchites et pneumonies. Cependant, il est envisagé dans le traitement du diabète car ses propriétés insulinosensibilisantes ne sont contrebalancées que par des effets secondaires minimes.

Vanadium

6268_la-precieuse-emeraude-verte

Les [popupdefinition id=17943]min&eacute;raux[/popupdefinition] peuvent se rencontrer. Sur cette image, on peut observer un m&eacute;lange de [popupdefinition id=5051]fluorite[/popupdefinition] (rose clair), de [popupdefinition id=3836]quartz[/popupdefinition] ([popupdefinition id=1645]translucide[/popupdefinition]) et de rhodochrosite (rose &eacute;clatant). Ces trois pierres sont tr&egrave;s appr&eacute;ci&eacute;es en joaillerie. &copy; Rob Lavinsky, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by-sa 3.0

La fluorite, le quartz et la rhodochrosite

Le quartz est un minéral constitué de silice cristallisée (structure rhomboédrique) et présent à l'état pur (avec parfois un aspect translucide dans le cristal de roche, le plus souvent opaque) ou comme constituant de granites, de grès ou encore de sables. Pur, il peut être incolore ou coloré par des impuretés (améthyste, citrine).
Le quartz transparent aux ultraviolets
Ce minéral a la propriété d'être transparent aux ultraviolets, ce qui n'est pas le cas du verre ordinaire. Il est utilisé dans certains instruments d'optique (prismes). En électronique, on utilise ses propriétés piézoélectriques.
Il s’agit de la forme cristalline la plus répandue de la silice (SiO2), présente dans de nombreuses roches cristallines acides, mais aussi dans des roches métamorphiques ou sédimentaires (grès).

Quartz

Un matériau translucide est traversé par la lumière mais diffuse une partie des rayons lumineux, généralement en raison d’irrégularités de la surface. Il est en cela différent des matériaux transparents où la lumière est propagée en ligne droite et des matériaux opaques qui stoppent tous les rayons lumineux.
Le papier-calque, le gypse, le verre dépoli ou la peau humaine, à travers laquelle on peut voir les veines, sont des exemples de matériaux translucides. Beaucoup de matériaux (verre, tissu, papier, plastique…) deviennent translucides en fonction de leur épaisseur ou de leurs caractéristiques. Un rideau en coton tissé serré sera ainsi opaque alors qu’un rideau fin et de couleur claire sera translucide, laissant passer la lumière du soleil. De même, un papier mouillé ou huilé devient translucide. Certains animaux comme les méduses ou les grenouilles sont aussi translucides.
Un objet translucide laisse passer la lumière mais diffuse une partie des rayons lumineux, comme ici ce coquillage. © garden beth, Flickr
Utilisation de matériaux translucides
L’utilisation de matériaux translucides peut être intéressante pour diffuser une lumière douce, pour des ampoules en verre ou des abat-jours, ou pour préserver une intimité dans un espace. Plus étonnant, on arrive aujourd’hui à rendre translucides des matériaux normalement opaques. En remplaçant la lignine par une résine, le bois devient par exemple transparent et trois fois plus rigide. C’est aussi grâce à des inserts en polymères transparents que la firme Italcementi a créé son béton translucide I Light.

Translucide

Les granulats sont des fragments de minéraux de natures et grosseurs différentes. Destinés aux travaux de construction, de BTP, de décoration intérieure ou extérieure, ils s’utilisent selon les cas en mélange avec d’autres matériaux ou tels quels. Ils proviennent principalement de l’extraction terrestre. Les carrières de roches meubles alluvionnaires fournissent les sables et les graviers « roulés ». Ces granulats se sont arrondis au fil du temps par abrasion dans les cours d’eau ou au contact des glaciers.Les carrières de roches massives (calcaires, éruptives, métamorphiques…) produisent les « concassés », fragments aux contours anguleux. Une autre forme de granulats est obtenue par dragage en mer, entre 10 et 50 mètres de profondeur, d’anciennes alluvions immergées suite à la fonte des glaces. Les granulats peuvent également provenir du recyclage de produits finis en béton ou résulter d’une transformation industrielle : thermique, par exemple. Dans ce dernier cas, on parle de granulats « artificiels ».La diversité géologique du sous-sol français permet d’obtenir des granulats de toutes densités, tailles et couleurs. © InfocimentsOn distingue six grandes familles de granulatsLes granulats répondent à des critères de qualité qui dépendent à la fois de la roche d’origine (résistance à l’abrasion, aux chocs, porosité…) et du processus de production (extraction, régularité dimensionnelle, propreté…). Ils sont assujettis à de nombreuses normes (française et européenne) portant sur la nature géologique, l'aspect, les techniques d'exploitation, les domaines d'application, etc. La norme de référence NF P 18-545 établit ainsi une classification en fonction des tailles inférieures (d) et supérieures (D) de tamis au travers desquels les grains ou fragments peuvent passer. Ces caractéristiques dimensionnelles impactent les propriétés physiques du matériau fini, qu'il s'agisse d'un mélange humide (mortier, béton, enduit décoratif…) ou d'un emploi à sec (allée gravillonnée…).Classement par granularité selon la norme NF P 18-545. © M.B.Selon que leur masse volumique est inférieure ou supérieure à deux tonnes par mètre cube, les granulats sont dits légers ou courants (normes NF EN 13043, 933-9 et 10, 1097-4 et 7...).À savoir Les granulats légers usuels sont d’origine volcanique à structure alvéolaire (ponce, pouzzolane…) ou obtenus par cuisson (argiles, laitiers, schistes expansés…). Ils permettent de confectionner des bétons isolants d’une faible masse volumique : entre 1.200 et 2.000 kg/m3.

Granulats

6270_la-fluorite--le-quartz-et-la-rhodochrosite

Minéraux

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Topaze

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Épanchement à la surface d’une planète ou d’un satellite naturel d’un liquide, appelé lave ou magma, provenant de la fusion de l’intérieur de cet astre. La sortie du magma s’accompagne souvent d’émissions gazeuses.
Volcan : quelle différence entre la lave et le magma ?
Les morphologies créées par le volcanisme sont très variables ; elles dépendent de la viscosité du magma et de sa richesse en gaz. Une lave très fluide s’écoulera comme de l’eau sans faire de relief et créera de vastes coulées ou nappes de lave, ou encore des volcans à pentes douces. Inversement, une lave très visqueuse s’accumulera à la sortie en constituant un dôme ou une aiguille. Une grande richesse en gaz entraînera la pulvérisation du magma, dont les fragments s’accumuleront aux points de sortie, engendrant des cônes, ou au contraire, saupoudront toute la région. Toutes ces possibilités existent, mais en général la nature présente des intermédiaires et les associe les uns aux autres, engendrant ainsi le volcan classique.
Volcanisme dans le Système solaire
Dans le Système solaire, les planètes du type de la Terre et la plupart des gros satellites présentent — ou ont présenté — du volcanisme. Celui de Mercure et de la Lune est formé essentiellement de coulées et de nappes de lave sortant de fissures maintenant comblées, presque sans "volcan" au sens traditionnel : il s’agit d’un volcanisme éteint depuis au moins 3 milliards d’années.
Mars présente surtout un volcanisme de coulées et de nappes, mais aussi quelques volcans géants constitués d’une lave un peu moins fluide accumulée autour du point de sortie du magma : le plus spectaculaire est Olympus Mons, le plus grand volcan du Système solaire avec 600 km de diamètre et 24 km de hauteur. La Terre et Vénus présentent tous les types de volcans, qui sont encore actifs de nos jours.
Le volcanisme sur Io est plus complexe qu’on ne l’imaginait
La palme de l’activité volcanique dans le système solaire revient à Io, l’un des quatre principaux satellites de Jupiter, qui offre une très grande et impressionnante variété de structures volcaniques.

Volcanisme

La physique est une science de la nature expérimentale qui étudie les phénomènes naturels et leurs évolutions. Elle établit des théories qui permettent de les modéliser et, de fait, de les prévoir.
Les théories établies par la physique s’appliquent dans des cadres bien définis.
La physique classique
La physique classique, par exemple, étudie le monde des solides, des liquides et des gaz. Elle nous apprend à concevoir des voitures ou à bâtir des immeubles. Elle repose sur des définitions anciennes de temps, d’espace, de matière et d’énergie. Elle peine toutefois à expliquer certains phénomènes observés dans la nature.
La physique quantique
La physique quantique prend alors le relais. Son domaine d’application, c’est le monde des particules et des champs de force. La physique quantique a permis des progrès dans la conception des lasers, entre autres. Elle introduit aussi de nouvelles définitions de la matière et de l’énergie.
La relativité générale
La relativité générale s’intéresse au monde macroscopique. C’est à la relativité générale que nous faisons appel, par exemple, pour traiter l’information utile au fonctionnement de nos GPS. Elle introduit de nouvelles définitions de l’espace et du temps.
Mécanique, optique, magnétisme, astrophysique…
Il existe d’autres façons de classer les disciplines de la physique en fonction des phénomènes qu’elle étudie. Ainsi, par exemple :
la mécanique s’intéresse au mouvement des corps ;l’optique s'intéresse à la lumière et à ses propriétés ;le magnétisme s'intéresse aux champs magnétiques et aux forces qu’ils engendrent ;l'astrophysique concerne l'étude des propriétés des objets de l'univers.
Les physiciens célèbres
Parmi les physiciens célèbres, citons notamment :
Archimède ;Galilée ;Evangelista Torricelli ;Blaise Pascal ;Isaac Newton ;Daniel Gabriel Fahrenheit ;André-Marie Ampère ;Léon Foucault ;Max Planck ;Pierre et Marie Curie ;Albert Einstein ;Erwin Schrödinger ;Werner Heisenberg ;Georges Charpak ;Hubert Reeves ;Stephen Hawking.

Physique

L'œil, également appelé globe oculaire, correspond à l’organe de la vue, captant le signal lumineux avant que l’information ne soit réinterprétée par le cerveau et transformée en formes et en couleurs. Il se compose de différentes régions lui permettant d’assurer sa fonction, de la cornée jusqu’à la rétine. Il est inséré dans une orbite, et on en retrouve une ou plusieurs paires chez bon nombre d’espèces animales, aussi bien chez les arthropodes, les mollusques ou les vertébrés.
Anatomie de l’œil humain
L’œil humain correspond grossièrement à une petite boule de 2,5 cm de diamètre, pesant sept à huit grammes. Comme chez beaucoup de mammifères, le globe oculaire se compose de différentes couches. La plus externe correspond à la sclère, membrane résistante qui donne sa couleur blanche à l’œil en le recouvrant à 80 %, sur laquelle s’insèrent les muscles oculomoteurs. Au centre se trouve la cornée, qui permet de capter les premiers rayons de lumière et de commencer la réfraction.
Sous la sclère, on trouve la choroïde, couche fine irriguée de vaisseaux sanguins et assurant la nutrition de la rétine et de l’iris.
La rétine, située dans le fond du globe oculaire, au contact de la choroïde, correspond à la région directement sensible à la lumière, polarisée principalement par la cornée et le cristallin. Elle est composée de cellules en cônes et en bâtonnets, sensibles aux détails de l’environnement et à la luminosité. C’est à ce niveau que le signal lumineux va être traduit en message nerveux, et être envoyé au cerveau par le nerf optique.
Au centre de l’œil, derrière la cornée, on trouve l’iris, région qui confère sa couleur particulière au globe oculaire. En son centre, on trouve la pupille, région sombre qui, sous l’action de muscles, se contracte ou se dilate pour laisser passer plus ou moins de lumière, à l’instar d’un diaphragme sur un appareil photo.
L’essentiel du volume de l’œil (90 %) est dû à l’humeur vitrée, liquide gélatineux situé en arrière du cristallin, qui donne au globe oculaire sa consistance. Il contribue également à la réfraction de la lumière.
Les yeux composés
Si l’Homme, les autres vertébrés et d’autres groupes possèdent deux yeux simples, ce n’est pas le cas chez tous les animaux. Ainsi, de nombreux arthropodes, comme les mouches, les libellules ou les crabes possèdent des yeux composés, c’est-à-dire un ensemble de photorécepteurs appelés ommatidies. Certains de ces animaux peuvent posséder jusqu’à cinq yeux composés.