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

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

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

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

Le bronze est un alliage métallique non ferreux.Composition et histoire du bronzeAutrefois, 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.Caractéristiques du bronzeLes 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, FotoliaBronzes, des alliages variésC’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.
Avantages du bronzeEn raison de sa composition principalement constituée de cuivre et d'étain, le bronze est réputé pour sa résistance à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les environnements extérieurs ou humides. De plus, sa malléabilité permet de le façonner facilement en différentes formes, ce qui en fait un choix populaire pour la fabrication d'objets artistiques et décoratifs. En termes de durabilité, le bronze est également apprécié pour sa robustesse et sa longévité, ce qui en fait un matériau de choix pour les pièces mécaniques et les instruments de musique. Le bronze offre également une conductivité électrique et thermique élevée, ce qui le rend utile dans diverses applications industrielles.Le bronze est-il magnétique ?Du point de vue de ses propriétés magnétiques, le bronze est généralement considéré comme non magnétique, ce qui signifie qu'il n'est pas attiré par les aimants et qu'il ne peut pas être aimanté de manière permanente. Cette caractéristique est due à la structure cristalline de l'alliage, qui ne permet pas l'alignement des spins électroniques nécessaire à la création d'un champ magnétique significatif.

Bronze

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

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.

6236_la-marcassite--une-cousine-de-la-pyrite

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. [popupdefinition id=4126]Couleurs[/popupdefinition]&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

6238_l-anglesite--une-pierre-de-plomb

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

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 serait notamment efficace pour soulager les douleurs de la poussée dentaire. Mais son coût élevé constitue un réel obstacle ! Le safran en effet n’est pas une plante mais seulement le pistil d’une petite plante à bulbe – une variété de crocus cultivée pour ses qualités aromatiques. 
À l’automne, Crocus sativus L. donne une à deux fleurs violettes divisées en 6 lobes. Leur pistil (ou style) jaune se partage en trois, chaque partie étant terminée par un stigmate orangé. C’est ce dernier qui est récolté, coupé à la main, puis séché pour acquérir l’arôme particulier du safran. 
Du safran pour soulager les douleurs de la poussée dentaire 
En médecine chinoise, classé parmi les plantes dites « à saveur douce et de nature sèche », le safran est prescrit pour son action sédative. Notamment dans le traitement de différents types de mélancolie, en cas d’aménorrhée ainsi que pour lutter contre les douleurs abdominales. 
À fortes doses, c’est-à-dire au-delà de 5 g (une fortune !), le safran aurait des effets toxiques. L’utilisation de la plante est donc déconseillée par voie orale. Le safran est par ailleurs utilisé en pharmacologie pour la préparation de teintures, d’eaux oculaires et de collyres. Mais surtout de pilules abortives. Des chercheurs indiens auraient démontré que le safran possédait une activité antioxydante. Par ailleurs, des études menées sur l’animal ont montré que certains composants de la plante (des lectines, la crocine) se révélaient capables d’empêcher le développement de certains cancers. Ce qui reste bien entendu à confirmer. 
Source : Plantes médicinales, Gründ

Safran

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 parle de portes intérieures et de portes extérieures. Autrefois, le nom de porte était donné à l'ouverture aménagée dans l'enceinte d'une ville pour en permettre le passage. On parle parfois de porte bâtarde quand elle est d'une taille intermédiaire. Une porte permet l'accès à un lieu fermé. Ici une porte ancienne en bois. © Sven Dirks, Wikipedia Commons, CC BY-SA 3.0Les différents types de portes d'une maisonIl existe des portes de toutes tailles, s'adaptant en général à la façade dans laquelle la porte est intégrée. On peut trouver une porte coulissante, une porte battante ou encore une porte pliante, en fonction de l'élément d'huisserie qui lui est associé. Il existe également la porte extensible, elle est fabriquée selon le principe de l'accordéon, on peut donc en ajuster l'ouverture. Une porte peut être pleine ou non, vitrée ou en bois, en PVC, en fibre de verre, en acier ou encore en aluminium.Porte pleine ou porte vitrée ?Que ce soit pour la porte d’entrée ou pour séparer cuisine et salon par exemple, la porte peut être pleine ou vitrée. Il est possible de choisir une porte d’entrée avec une partie vitrée, le plus souvent opaque pour préserver l’intimité tout en profitant de la lumière du jour. Côté sécurité, le vitrage est aujourd’hui renforcé pour résister aux impacts et la porte d'entrée pleine ou vitrée est le plus souvent blindée avec serrure multipoint pour résister aux effractions. Certaines portes d'entrée d'une maison peuvent aussi être ornementées d’un vitrage en partie haute qui s’ouvre, une option pour offrir un puits de lumière et favoriser la circulation de l’air de votre intérieur.

Porte

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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;! [popupdefinition id=4126]Couleurs[/popupdefinition]&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

Classification des espèces chimiques
Les espèces chimiques peuvent être classées en plusieurs catégories selon des critères spécifiques.

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.

Identification et propriétés des espèces chimiques
Chaque espèce chimique possède des caractéristiques propres qui permettent de les distinguer les unes des autres.

Propriétés physiques et chimiques
Les espèces chimiques sont souvent identifiées par leurs propriétés physiques telles que la densité, la solubilité, le point de fusion, le point d’ébullition, et les propriétés optiques. Les propriétés chimiques, quant à elles, incluent la réactivité, la stabilité et la capacité à former des composés avec d'autres éléments.

Rôles et applications des espèces chimiques
Les espèces chimiques jouent des rôles essentiels dans divers domaines industriels, biologiques et environnementaux.

Applications industrielles
De nombreuses industries dépendent des propriétés spécifiques des espèces chimiques pour produire des matériaux, des médicaments et d'autres produits. Par exemple, le dioxyde de titane est utilisé dans la fabrication des peintures pour sa capacité à refléter la lumière.

Importance biologique
Certaines espèces chimiques sont cruciales pour la vie. L'oxygène moléculaire est essentiel pour la respiration cellulaire dans presque toutes les formes de vie terrestres. En outre, les espèces chimiques jouent un rôle primordial dans les cycles biogéochimiques, tels que le cycle du carbone et du nitrogène.

Impact environnemental
Les espèces chimiques peuvent aussi avoir des effets négatifs sur l'environnement. La pollution chimique, par exemple, est souvent due à la présence non régulée d'espèces chimiques synthétiques ou artificielles dans l'environnement.

Espèce chimique

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 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 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

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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

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La barytine, de nombreuses applications industrielles

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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'[popupdefinition id=21449]&acirc;ge du fer[/popupdefinition], 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

Un minerai est une formation géologique contenant des minéraux précieux ou utiles en quantité suffisante pour en justifier l’extraction de manière rentable. Un minerai (du latin minera, « mine ») est une roche, un minéral ou une association de minéraux contenant un ou plusieurs éléments chimiques utiles en teneurs suffisamment importantes pour permettre leur exploitation.Ces éléments peuvent être des métaux comme le fer, le cuivre, l'or, l'argent, etc., ou des minéraux comme le charbon, Les minerais sont souvent extraits de la terre par l'industrie minière, puis traités pour en extraire les éléments utiles. La qualité et la quantité des éléments utiles dans un minerai déterminent sa valeur économique.Les minerais jouent un rôle crucial dans l'économie mondiale en fournissant les matières premières nécessaires pour diverses industries. Les gisements de minerai 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.Les différentes catégories de mineraiLes minerais peuvent être classés en deux catégories : les minerais métalliques ou métallifères, et les minerais non métalliques. Les minerais métalliques contiennent des métaux tels que le fer, le cuivre, l'or, l'argent, le plomb, le zinc, l'étain et le nickel. Les minerais non métalliques contiennent des minéraux tels que le charbon, le pétrole, le gaz naturel, le gypse, le calcaire, le talc, le mica et le sel gemme. Les minerais peuvent également être classés en fonction de leur mode de formation, tels que les minerais magmatiques, sédimentaires et métamorphiques.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. © Aeglinsky, YouTubeMinerais métallifères ou métalliquesLes minerais métallifères sont des sources de métaux précieux. Voici quelques exemples courants :Bauxite : principal minerai d'aluminium, la bauxite contient principalement de l'alumine (Al2O3). L'aluminium est extrait par électrolyse après avoir converti la bauxite en alumine. Ce minerai est utilisé pour produire de l'aluminium, un métal léger et résistant utilisé dans de nombreuses industries.Chalcopyrite : c'est le principal minerai de cuivre (CuFeS2). Utilisé pour produire du cuivre, un métal conducteur d'électricité important dans de nombreuses industries. Le cuivre extrait est utilisé dans l'électronique, les câblages électriques et la construction. Hématite : minerai de fer (Fe2O3), essentiel pour la production d'acier. L'acier est utilisé dans la construction, les transports, et de nombreuses autres industries. Le minerai de fer est l'un des minerais les plus courants et les plus importants économiquement.Galène : principal minerai de plomb (PbS), utilisé dans la fabrication de batteries, de câbles, des munitions et comme écran de protection contre les radiations. Sphalérite : principal minerai de zinc (ZnS), utilisé pour galvaniser l'acier, produire des alliages, des batteries et la fabrication de produits chimiques.Citons encore :le minerai d'étain : utilisé pour produire de l'étain, un métal utilisé dans la fabrication de conserves alimentaires, de soudures et de verre ;le minerai de nickel : utilisé pour produire du nickel, un métal utilisé dans la fabrication d'acier inoxydable, de batteries et de pièces de monnaie ;le minerai d'or : utilisé pour produire de l'or, un métal précieux utilisé dans la bijouterie, l'électronique et comme réserve de valeur ;le minerai d'argent : utilisé pour produire de l'argent, un métal précieux utilisé dans la bijouterie, la photographie et comme réserve de valeur ;le minerai de charbon : utilisé pour produire de l'énergie, le charbon est un combustible fossile important dans la production d'électricité bien que ne contenant pas de métaux utiles.Minerais non métallifèresLes minéraux non métalliques ont une grande variété d'utilisations dans l'industrie, la construction, l'agriculture et d'autres domaines.Le quartz et le bore sont utilisés dans la fabrication de verre et de céramique, tandis que le feldspath est utilisé dans la production de porcelaine et de faïence. Le mica sert pour l'isolation électrique, et le talc entre dans la composition de cosmétiques et de produits pharmaceutiques. Le gypse est utilisé dans la production de plâtre et de ciment, tandis que le calcaire l'est dans la construction et la fabrication de ciment. Le sel gemme s'emploie pour l'alimentation et la conservation des aliments, et le soufre est utile pour dans la fabrication d'acide sulfurique et d'engrais tout comme le phosphate, le potassium pour la fabrication d'engrais et de produits chimiques. Le magnésium est utilisé dans la fabrication d'alliages légers. Le lithium sert à la fabrication de batteries et de médicaments, le graphite permet de fabriquer des crayons et des lubrifiants, enfin, le diamant est utilisé dans la joaillerie et l'industrie.Composition chimique des différents mineraisLes minerais métallifères peuvent être classés en fonction de leur composition chimique. Les oxydes, les sulfures, les carbonates et les silicates sont les quatre principaux types de minerais métallifères. Cette classification peut aider à comprendre les propriétés chimiques et physiques des minerais, ainsi que les méthodes d'extraction et de traitement les plus appropriées pour chaque type de minerai. Les minerais d'oxydes contiennent des métaux combinés avec de l'oxygène, tels que la bauxite pour l'aluminium, l'hématite et la magnétite pour le fer, et la cassitérite pour l'étain.Les minerais de sulfures contiennent des métaux combinés avec du soufre, tels que la galène pour le plomb, la sphalérite pour le zinc, la pyrite pour le fer, la chalcopyrite pour le cuivre et le cinabre pour le mercure.Les minerais de carbonates contiennent des métaux combinés avec du carbone et de l'oxygène, tels que la malachite pour le cuivre, la smithsonite pour le zinc, la rhodochrosite pour le manganèse et la cérusite pour le plomb.Les minerais de silicates contiennent des métaux combinés avec du silicium et de l'oxygène, tels que la garniérite pour le nickel, la chrysotile pour l'amiante, la staurotide pour le zinc et la néphéline pour l'aluminium et le silicium. 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. Il s'agit d'un minerai particulièrement riche en fer. © L.Carion, www.carionmineraux.comExtraction et traitement des mineraisL'extraction des minerais est réalisée par des techniques minières qui peuvent être classées en deux catégories principales :l'extraction de surface est utilisée lorsque les gisements sont proches de la surface. Elle comprend des méthodes telles que les carrières pour des matériaux comme le calcaire et le granit ; les mines à ciel ouvert pour des minerais comme le cuivre et le fer.l'extraction souterraine est utilisée pour les gisements plus profonds. Les techniques incluent les puits et galeries pour accéder aux veines minérales profondes ; et le forage et dynamitage pour briser la roche et extraire le minerai.Le traitement des minerais comprend plusieurs étapes pour séparer les minéraux de valeur de la gangue : le broyage et le concassage au cours duquel le minerai est broyé en particules plus petites ; la concentration utilisant des techniques comme la flottation, la gravité, et le magnétisme pour concentrer les minéraux de valeur ; et enfin l'extraction chimique avec des méthodes comme la lixiviation, la fusion et l'électrolyse permettant d'extraire les métaux purs.L'utilisation des mineraisLes minerais extraits sont utilisés dans une variété de secteurs industrielsdans le domaine de la construction : l'acier et le ciment produits à partir de minerais de fer et de calcite sont essentiels pour la construction de bâtiments, de ponts et d'infrastructures.dans le domaine de la technologie : les minerais comme la bauxite et la chalcopyrite sont cruciaux pour la fabrication de composants électroniques, d'ordinateurs, et de téléphones portables.dans le domaine des transports : les alliages métalliques produits à partir de différents minerais sont utilisés pour fabriquer des véhicules, des avions, et des navires.dans le domaine de l'énergie : Le plomb et le zinc extraits de la galène et de la sphalérite sont utilisés dans les batteries pour le stockage de l'énergie.Production mondiale des mineraisLa production mondiale de minerai varie en fonction des ressources disponibles, de la demande industrielle et des avancées technologiques. Voici quelques statistiques clés :En 2021, la production mondiale de minerai de fer s'élevait à environ 2,4 milliards de tonnes en 2021, avec l'Australie, le Brésil, et la Chine en tête des producteurs ; la production mondiale de cuivre était d'approximativement 20 millions de tonnes en 2021, dominée par le Chili, le Pérou et la Chine ; la production mondiale d'aluminium (à partir de bauxite) atteignait environ 65 millions de tonnes en 2021, avec la Chine, l'Inde, et la Russie comme principaux producteurs ; et enfin, environ 13 millions de tonnes de zinc ont été produites en 2021, avec la Chine, le Pérou et l'Australie en tête.Défis et perspectivesL'extraction et le traitement des minerais posent plusieurs défis environnementaux et économiques. L'exploitation minière peut entraîner la déforestation, la pollution de l'eau et de l'air, et la dégradation des sols. De plus, les fluctuations des prix des métaux sur les marchés mondiaux peuvent affecter la rentabilité des opérations minières.Pour faire face à ces défis, l'industrie minière investit dans des technologies plus durables et efficaces, comme l'extraction minière automatisée et les méthodes de traitement écologiques. La recherche continue sur le recyclage des métaux et la découverte de nouveaux gisements est également cruciale pour assurer un approvisionnement durable en matières premières.Les minerais sont des ressources essentielles qui alimentent de nombreuses industries et soutiennent l'économie mondiale. Leur extraction et leur traitement nécessitent des techniques avancées et une gestion responsable pour minimiser les impacts environnementaux. 

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

Période marquant la seconde partie de la Protohistoire, à la suite de l’âge du bronze, l’âge du fer marque la fin de l’âge des métaux. Comme pour les périodes précédentes, l’âge du fer ne possède pas de dates de début et de fin bien définies. Sa datation est en effet variable en fonction des régions du monde et dépend du moment où la métallurgie du fer a fait son apparition au sein des différentes sociétés.La technique de fusion et de travail du fer apparait ainsi en premier lieu en Anatolie, dans le Caucase, et dans le sud-est de l’Europe, vers -1 300. Cette nouvelle technologie se répand ensuite progressivement dans tout le bassin méditerranéen ainsi qu’en Asie du Sud, puis en Asie centrale et dans le reste de l’Europe. Les populations du nord de l’Europe n’entreront ainsi dans l’âge de fer que vers le Ve siècle avant notre ère.L'âge du fer est marqué par le développement de la métallurgie du fer. © G.Garitan, Wikimedia Commons, cc by-sa 4.0 La fin de l’âge de fer coïncide avec le développement de l’écriture, en Europe tout du moinsIl est souvent proposé que l’âge du fer se soit terminé avec le développement de l’écriture, mais ce concept n’est pas généralisable. En effet, l’écriture est apparue de façon non uniforme à travers le monde. En Chine, elle a même devancé la métallurgie du fer. Le concept de l’âge de fer et sa transition avec la période historique, marquée par l’apparition des premiers récits écrits, est plus adapté à l’histoire européenne. Les peuples locaux comme les Celtes, les Gaulois, les Ligures, etc. n’ont encore qu’une tradition de transmission orale lorsque les Romains envahissent le territoire. Ces derniers apportent avec eux l’écriture, mettant ainsi fin à l’âge de fer dans cette région.Métallurgie du fer : une véritable avancée techniqueSi des artefacts archéologiques nous révèlent que les peuples de la préhistoire ont très tôt façonné le fer issu des météorites (exemples de perles retrouvées en Égypte datant de -3 200), le travail métallurgique de ce métal et de ses alliages n’apparaît que bien plus tard. Et pour cause : bien que le fer soit abondant dans la nature, sa fusion nécessite de produire de hautes températures, au-dessus de 1 250 °C. La conception de fours sophistiqués permettant une forte montée en température a donc été un préalable technique qui n’est pas apparu avant la fin du IIe millénaire avant notre ère. De plus, le travail du fer nécessite la mise en place d’un procédé complexe permettant la suppression des impuretés et le dosage de l’ajout de carbone lors de la fusion, notamment pour obtenir de l’acier.Une évolution des outils et des armes qui va révolutionner les sociétésL’acier est en effet un alliage constitué principalement de fer, avec adjonction de carbone, un mélange qui lui procure de très intéressantes propriétés en termes de résistance et de dureté. Peu à peu, les outils en fer et en acier, notamment les armes, vont donc remplacer ceux en bronze.Cette évolution des armes, et donc des techniques de guerre, va entraîner un renforcement des chefs militaires au sein des sociétés. Au niveau agricole, le développement de la métallurgie du fer va également produire d’importants changements, avec l’apparition de nouveaux outils plus résistants, comme l’araire munie d’un soc en fer, de faux et de haches permettant un meilleur rendement du travail agricole et le défrichement plus rapide de grandes surfaces.L’augmentation des rendements agricoles entraîne alors un essor démographique. Le partage des tâches et la hiérarchisation à l’intérieur des communautés déjà instaurée avec l’avènement de l’âge du bronze, se renforcent : d’un côté, les travailleurs agricoles, de l’autre, les artisans de plus en plus spécialisés, l’ensemble de cette force de travail générant des richesses qu’il faut protéger par des soldats. Les villes prennent leur essor, le commerce inter-cités se renforce. La création de richesses attise les convoitises, l’expansion coloniale et les conquêtes de territoires.L'âge de fer est marquée par le renforcement de la domination de certains chefs de guerre, comme Brennos, qui mit à sac la ville de Rome, vers -387. © Musée national de la Marine, Wikimedia Commons, domaine publicLes fondements de l’État apparaissent durant l’âge de ferL’archéologie montre que sur le territoire actuel de la France, les tribus gauloises, regroupées en villages étendus, sont régies par une puissante caste de « princes » qui concentre les richesses. Les échanges avec les populations méditerranéennes sont intenses et nombreux, facilités par l’apparition de la monnaie, introduite par les Romains et les Grecs. Si les Gaulois exportent principalement des denrées agricoles, ils importent massivement du vin d’Italie ainsi que des objets de luxe comme des bijoux ou de la céramique. Le IIe siècle avant notre ère est ainsi marqué par le développement de cités fortifiées de plus en plus vastes et peuplées que l’on appelle les oppida.Carte des oppida durant la seconde période de l'âge du fer. © Fernández-Götz, M. (2018), Wikimedia Commons, cc by-sa 4.0 Au sein de ces agglomérations, qui s’apparentent à des capitales, se développent des pouvoirs politique, économique et religieux forts, prémices au concept d’État. Les conquêtes romaines viendront bouleverser ce schéma sociétal qui renaîtra cependant au sein des nouvelles cités gallo-romaines.

Âge du 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

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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

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

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. !function (e, t) { var c, a; (c = t.createElement("script")).src = "https://podcasts.voxeus.com/v3/embed/170a718897d3f1f2ac3a7986f4fec4fc70edf57e.js", c.async = 1, (a = t.getElementsByTagName("script")[0]).parentNode.insertBefore(c, a) }(0, document); Météores, météorites, étoiles filantes : apprenez à ne plus faire la confusion entre ces différents termes. On vous explique tout dans Futura dans les Étoiles. © FuturaIl 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

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

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

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[popupdefinition id=1554]Min&eacute;ral[/popupdefinition] 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

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

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.

Processus de formation des roches plutoniques

Le processus de formation des roches plutoniques est fascinant car il résulte d'une cristallisation profonde sous la surface terrestre. Le magma, issue du manteau, monte vers la croûte mais se refroidit lentement avant de parvenir à la surface. Ce refroidissement graduel favorise la croissance de cristaux plus grands, donnant aux roches plutoniques une texture caractéristique grenue et visible à l'œil nu.

Classification et composition

La classification des roches plutoniques se fait principalement sur la base de leur composition minéralogique. Les minéraux clairs comme le quartz et le feldspath dominent généralement, mais la présence de minéraux plus foncés comme le mica ou l'amphibole est également notable. Ces variations dans la composition minéralogique peuvent affecter la couleur et les propriétés physiques de la roche, menant à une grande diversité au sein de cette catégorie.

Exemples de roches plutoniques diverses


Le granite, composé de quartz, de feldspath et de mica, est reconnu pour sa dureté et est largement utilisé en construction et décoration.
Le gabbro, riche en feldspath plagioclase et en pyroxène, est plus foncé et dense, souvent utilisé en tant que pierre ornementale ou dans la construction de routes.
La diorite, qui offre un équilibre entre quartz et feldspath, se trouve souvent dans des environnements géologiques complexes.
La péridotite, principalement composée d'olivine et occasionnellement de pyroxènes, est cruciale dans l'étude de la tectonique des plaques en raison de sa présence abondante dans le manteau supérieur.


Importance géologique et utilisations

Les roches plutoniques ne se limitent pas à leur beauté ou à leur utilité en tant que matériel de construction. Elles jouent un rôle vital dans la compréhension des processus géologiques tels que la formation des continents et les activités tectoniques. De plus, l'étude des roches plutoniques peut révéler des informations précieuses sur l'histoire géologique de la Terre, notamment la formation et l'évolution de la croûte terrestre depuis des milliards d'années.

Cette capacité des roches plutoniques à conserver l'histoire de leur formation permet aux géologues de retracer les événements qui ont façonné notre planète, offrant un aperçu inestimable dans le domaine de la géochronologie et la géodynamique.

Roche plutonique

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La fluorine, ou fluorite, est compos&eacute;e de [popupdefinition id=5051]fluorure de 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

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 YvelinesFranceChamp lexical : fluorure de calcium | fluorite | spath fluor

Fluorine 

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

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

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+).

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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 [popupdefinition id=21158]mer Rouge[/popupdefinition]. 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

Nésosilicate type andalousite ou sillimanite.

Disthène

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

La Mer Rouge, un écrin marin emblématique, fascine par sa beauté, sa richesse sous-marine et son importance historique. Baignant dans une région aux multiples facettes, cette étendue d'eau salée suscite l'intérêt des chercheurs, des plongeurs et des passionnés d'histoire. Pourquoi on l'appelle la mer Rouge ?Le nom "Mer Rouge" trouve ses racines dans l'Antiquité, probablement en référence aux nuances de couleur que l'eau peut prendre. Certains avancent que la teinte rougeâtre est due à la présence d'algues ou de micro-organismes, tandis que d'autres pensent que le nom dérive des montagnes rouges qui bordent cette mer. Quelle que soit l'origine précise, cette appellation a traversé les siècles, ajoutant une aura mystérieuse à cette étendue d'eau.Quelle est la température de l'eau de la Mer Rouge ?La Mer Rouge est renommée pour ses eaux chaudes et cristallines. Les températures de l'eau varient en fonction des saisons. En été, elles peuvent atteindre des valeurs comprises entre 26 et 30 degrés Celsius, créant des conditions idéales pour la vie marine florissante. Même en hiver, la température de l'eau reste relativement douce, offrant un habitat propice à une biodiversité marine exceptionnelle.Quels sont les pays qui bordent la Mer Rouge ?La Mer Rouge borde plusieurs pays, créant une mosaïque de cultures et d'influences le long de ses côtes. Parmi les nations qui jouxtent ses rivages, on compte l'Égypte, l'Arabie saoudite, le Yémen, Djibouti, l'Érythrée, le Soudan et Israël. Chacun de ces pays contribue à la richesse culturelle et à la diversité écologique de la région, faisant de la Mer Rouge une zone d'une importance géopolitique et écologique considérable.Pourquoi flotte-t-on plus dans la Mer Rouge ?Une caractéristique fascinante de la Mer Rouge est la sensation de flottabilité accrue que les nageurs expérimentent en comparaison avec d'autres mers. Cette particularité est attribuée à la concentration élevée de sel dans l'eau, créant une densité supérieure qui rend plus facile la flottaison. Les sels dissous, notamment le magnésium et le calcium, contribuent à cette expérience unique, offrant aux baigneurs une sensation presque magique de légèreté.

Mer Rouge

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

Gisement

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

[popupdefinition id=2261]Esp&egrave;ce[/popupdefinition] 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

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

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

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

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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

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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

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

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

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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

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.Champ lexical : carrières à granulats | roches à granulats | minérauxChamp lexical : carrières à granulats | roches à granulats | minéraux

Granulats

Le quartz est un minéral composé de dioxyde de silicium, de formule chimique SiO2, appartenant à la famille des silicates et se présentant sous différentes formes et couleurs. Le quartz est connu depuis l'Antiquité et son nom vient du mot allemand « quarz », qui signifie « dur ». Les anciens Grecs pensaient que le quartz était de la glace permanente, d'où son nom grec « krystallos », qui signifie glace. Les gisements de quartz sont nombreux dans le monde, notamment au Brésil, aux États-Unis, en Russie, en France et à Madagascar. Le quartz est extrait de mines à ciel ouvert ou souterraines, puis traité pour être utilisé dans diverses applications.Description du quartzLe quartz est l'un des minéraux les plus courants sur Terre. Il se caractérise par sa dureté (7 sur l'échelle de Mohs) et sa résistance à l'usure. Il peut être transparent, translucide ou opaque, avec une variété de couleurs allant du blanc laiteux au rose, en passant par le violet, le jaune, le vert, le bleu et le noir. Le quartz peut être identifié par sa dureté, sa cassure conchoïdale (en forme de coquille), sa fracture irrégulière et sa luminescence sous les rayons ultraviolets.Formation du quartzLe quartz se forme dans divers environnements géologiques, notamment dans les roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires, à partir de différents processus. Les différents environnements géologiques dans lesquels le quartz se forme peuvent donner lieu à des variétés de quartz différentes, avec des couleurs et des propriétés uniques.Quartz venant de Jessieville aux États-Unis, trouvé en 1973, conservé au Naturmuseum de Dortmund en Allemagne. © Tuxyso, Wikimedia Commons, CC-BY-SA-4.0Le quartz peut se former à partir de magma en refroidissement. Lorsque le magma se refroidit lentement sous la surface de la Terre, les minéraux qu'il contient commencent à cristalliser. Le quartz est l'un des derniers minéraux à se former à partir du magma, car il nécessite des températures relativement basses pour cristalliser. Le quartz peut donc se trouver dans les roches ignées telles que le granite et la rhyolite.Le quartz peut également se former lorsque des roches sont soumises à des pressions et des températures élevées dans la croûte terrestre. Lorsque les roches sont soumises à un métamorphisme, les minéraux qu'elles contiennent peuvent se transformer en nouveaux minéraux, y compris le quartz. Le quartz peut donc se trouver dans les roches métamorphiques telles que le gneiss et le schiste.Le quartz peut se former à partir de sédiments riches en silice. Lorsque les roches ignées et métamorphiques sont érodées, les minéraux qu'elles contiennent sont libérés et transportés par les rivières et les cours d'eau. Les minéraux les plus durs, tels que le quartz, peuvent résister à l'érosion et être transportés sur de longues distances. Lorsque les sédiments riches en quartz s'accumulent et se compactent, ils peuvent former des roches sédimentaires telles que le grès.Enfin, le quartz peut également se former à partir de fluides hydrothermaux chauds et riches en minéraux. Ces fluides peuvent circuler dans les fissures et les espaces vides des roches au fond des océans, où ils peuvent précipiter des minéraux tels que le quartz. Le quartz peut donc se trouver dans les veines et les filons de quartz, ainsi que dans les dépôts minéraux associés aux sources chaudes et aux geysers.Différentes variétés de quartzIl existe de nombreuses variétés de quartz, dont les plus connues sont :le quartz rose : de couleur rose pâle à rose foncé, il est souvent utilisé en bijouterie ;l'améthyste : de couleur violette, c'est l'une des pierres précieuses les plus prisées ;le quartz fumé : de couleur brun foncé à noir, il est souvent utilisé en bijouterie et en décoration ;le quartz citrine : de couleur jaune à orange, il est souvent utilisé en bijouterie ;le quartz laiteux : de couleur blanche laiteuse, il est souvent utilisé en décoration.Propriétés physiques du quartzLe quartz est largement utilisé dans l'industrie pour sa dureté et sa résistance à la chaleur. Il a une densité de 2,65 g/cm3 et un point de fusion de 1 713 °C. Également piézoélectrique, le quartz peut générer de l'électricité lorsqu'il est soumis à une contrainte mécanique, telle qu'une pression ou une déformation : les charges électriques à l'intérieur du cristal sont déplacées, créant une différence de potentiel électrique entre les faces opposées du cristal.Cette propriété piézoélectrique du quartz est largement utilisée dans de nombreuses applications, notamment dans les capteurs de pression, les microbalances à quartz, les oscillateurs à quartz et les filtres à quartz. Les capteurs de pression à base de quartz sont utilisés dans les avions, les voitures et les équipements industriels pour mesurer la pression avec une grande précision. Les microbalances à quartz sont utilisées pour mesurer de très petites masses, telles que les couches minces de matériaux dans les semi-conducteurs. Les oscillateurs à quartz sont utilisés dans les horloges, les montres et les équipements électroniques pour fournir une fréquence de référence précise. Les filtres à quartz sont utilisés dans les systèmes de communication pour filtrer le signal électrique avec une grande précision.Le quartz a la propriété d'être transparent aux ultraviolets à cause de la structure cristalline. © 11afotografie, Adobe StockPropriétés optiques du quartzCe minéral a la propriété d'être transparent aux ultraviolets, ce qui n'est pas le cas du verre ordinaire. Le quartz est souvent utilisé dans les applications où la transparence aux UV est importante, telles que les lampes UV pour le bronzage, les systèmes de stérilisation UV pour l'eau et l'air, et les instruments scientifiques pour la spectroscopie UV-Visible. Dans ces applications, le quartz est préféré aux autres matériaux en raison de sa transparence élevée aux UV et de sa résistance à la dégradation par les rayons UV.Le quartz est biréfringent, ce qui signifie qu'il décompose la lumière en deux rayons polarisés se propageant à des vitesses différentes. Il a également un indice de réfraction élevé, ce qui lui donne un éclat vitreux. Sa biréfringence est causée par la structure cristalline hexagonale du minéral. Les atomes de silicium et d'oxygène dans le quartz sont disposés de manière régulière dans l'espace, formant une structure tridimensionnelle avec des axes cristallins distincts. Lorsqu'un faisceau lumineux traverse le cristal de quartz, il est divisé en deux rayons polarisés, chacun se propageant dans une direction différente le long des axes cristallins, à des vitesses différentes à travers le cristal. Cela se traduit par une double réfraction, où l'image observée à travers le cristal apparaît dédoublée. La biréfringence du quartz peut être observée en plaçant une tranche mince de quartz sur un fond noir et blanc et en observant l'image à travers un microscope polarisant. Les couleurs observées dans l'image sont le résultat de l'interférence entre les deux rayons polarisés, qui ont subi des déphasages différents en traversant le cristal.La biréfringence est une propriété importante du quartz et a de nombreuses applications pratiques, telles que dans les dispositifs optiques, les capteurs et les instruments de mesure. Elle est également utilisée dans l'étude des propriétés optiques des cristaux et dans la détermination de la structure cristalline des minéraux.

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

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 YvelinesFranceChamp lexical : fluorure de calcium | fluorite | spath fluorChamp lexical : fluorure de calcium | fluorite | spath fluor

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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

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.Champ lexical : carrières à granulats | roches à granulats | minéraux

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.Champ lexical : yeux | globe oculaire

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