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L'idéalisation de l'espace cristallin ; un détour heuristique vers les structures moléculaires

De longue date, la distinction et l'identification des minéraux se faisait d'après leurs attributs organoleptiques ; le repérage de formes caractéristiques n'était que l'un des arguments d'une diagnose mal assurée dans la hiérarchie des critères. Cependant, à la fin du xviiie siècle, sur la voie de la reconnaissance d'espèces minérales (et non plus seulement de « sortes »), l'identification de formes cristallines bien prononcées fut, tout ensemble, l'occasion de retenir des repères de spéciation et de développer des théories cristallographiques cohérentes. L'idée décisive appartient à René Just Haüy, qui sut établir le passage entre régularités macroscopiques externes et arrangements internes. Plus précisément, il a développé l'hypothèse, peu auparavant esquissée par Romé de l'Isle, de l'existence d'une « forme primitive » propre à chaque espèce cristalline. En 1793, il propage la dénomination de « molécule intégrante » pour désigner le terme de la « division en petits solides, [...] passé lequel on arriveroit à des particules si petites, qu'on ne pourroit plus les diviser, sans les analyser, c'est-à-dire sans détruire la nature de la substance... ». Mais cette individualité minérale, si elle est morphologiquement fixée, peut ne pas être l'image exacte du cristal macroscopique ; elle n'en est que l'élément « moléculaire » dont la contiguïté ordonnée compose des aspects variables, mais déterminés. Les cristaux empiriquement observables d'une certaine composition chimique s'offrent à la vue sous diverses apparences qui résultent, le plus souvent, de troncatures sur les sommets et les arêtes de la forme complète et parfaite, dans laquelle cristallise l'espèce chimique examinée. C'est, précisément, en observant que l'apparente variété des aspects se range selon une distribution stoechiométrique en supposant que les contours perceptibles résultent de l'agrégation de modules, selon la loi dite des indices rationnels (analogue de la loi des combinaisons chimiques de Dalton), que Haüy se crut fondé à exactement modéliser les molécules intégrantes. Dans ses vues, les empilements successifs, éventuellement sujets aux restrictions locales des « décroissements », engendrent les formes possibles des cristaux d'espèces chimiques tant simples que composées. On atteint, en la circonstance, à un triomphe de l'art géométrique : dans l'imperceptible étoffe de la matière, il trace rationnellement la forme (non la dimension) de ses motifs constitutifs élémentaires.

Or cette analyse portait sur l'espace cristallin plus que sur la substance ; elle visitait des propriétés figurales, mécaniques, optiques ; elle demeurait assez indifférente aux énoncés de la chimie analytique. La belle assurance des cristallographes donna de l'humeur à des chimistes curieux de discuter des rapports de la forme à la matière. La molécule de Haüy apparut vite, et à juste titre, comme une détermination formelle de l'espèce chimique, à l'état pur, c'est-à-dire dans l'état limite visé par les moyens, toujours contestables, des purifications. La molécule intégrante humilia les fatigues du chimiste, en ce qu'elle se donnait comme critère dont la perfection est toute de raison et quasi nulle de fonction.

Pis, sa valeur heuristique en vint à être affaiblie par la mise en évidence de phénomènes irréfutables de di-, voire de polymorphisme : ainsi par exemple, selon les moyens de cristallisation, la chaux carbonatée apparaît en calcite ou bien en aragonite, sous des formes géométriques dont les symétries disparates appartiennent à des systèmes cristallins distincts. Le primat accordé à la forme cristalline, comme critère de spéciation, était ainsi déconfit par les résultats réitérés des analyses chimiques. Berzelius, qui avait élaboré en 1819 une ambitieuse synthèse de son interprétation électrochimique de la théorie atomique de Dalton avec la typologie cristallographique de Haüy, s'en éloignera peu après, impressionné par les vues de Mitscherlich sur l'isomorphisme et le polymorphisme des cristaux qui dénient mainte corrélation plausible entre composition chimiq [...]

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Pour citer l’article

Jacques GUILLERME, Hélène VÉRIN, « MATIÈRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 février 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere/