SILICE

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Les différentes formes de silice

Quartz

Le quartz, que l'on trouve à l'état naturel en cristaux de grandes dimensions, incolores, homogènes, est sans aucun doute le corps solide ayant fait l'objet des mesures physiques les plus diverses et les plus précises. C'est l'un des minéraux les plus abondants ; l'écorce terrestre en contient 12 p. 100 de son poids, et c'est un constituant important des roches éruptives, métamorphiques et sédimentaires (cf. chap. 3).

Structure et propriétés physiques

Le quartz cristallisé à la température ordinaire, sous une forme dite α ou B.T. (basse température), appartient au système hexagonal avec une symétrie ternaire A33A2 ; cette tétratoédrie hexagonale explique la fréquence des macles, qui rendent la plupart des quartz impropres aux usages industriels, électriques ou optiques.

H. Le Chatelier a montré que le quartz α, de densité 2,65, subit, quand on le chauffe à 573 0C, une transformation dans une forme β ou H.T. (haute température), appartenant à l'hémiédrie hexagonale A63A23A2 ; le passage de la forme α à la forme β s'accompagne d'une brusque dilatation, la densité passant de 2,554 à 2,533.

La figurea montre la structure du quartz α. Celle-ci peut se déduire de celle du quartz β, de symétrie deux fois plus grande. Dans ce dernier, des tétraèdres SiO4 liés par leurs sommets sont associés autour d'axes ternaires hélicoïdaux ; les paramètres a et c de la maille hexagonale (qui contient 3SiO2) sont égaux respectivement à 0,4996 et à 0,5456 nm. En passant à la structure du quartz β, les Si subissent une rotation de 60 52′ autour de l'axe hélicoïdal ; par chaque Si passe un axe binaire. La maille hexagonale du quartz α a pour paramètres : a = 0,4913 nm, c = 0,5405 nm. L'angle Si-O-Si (143,900) indique une liaison intermédiaire entre les liaisons ionique et covalente. Dans un cristal, les hélices formées par les tétraèdres tournent toutes dans le même sens, ce qui entraîne l'absence d'éléments de symétrie inverse (centre, plan de symétrie) : les cristaux de quartz sont énantiomorphes, soit droits dans le cas d'axes ternaires hélicoïdaux gauc [...]

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  • : professeur émérite à l'université de Toulouse-III-Paul-Sabatier
  • : membre de l'Académie des sciences, professeur honoraire de l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Maurice LELUBRE, Jean WYART, « SILICE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 03 décembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/silice/