Les cristaux

L'étude des cristaux présente au point de vue de la définition des espèces, un intérêt de premier ordre. Les matières minérales, en effet, à l'état amorphe, ne sauraient être caractérisées que par la composition chimique; elles n'ont pas, comme les animaux ou les végétaux, une forme propre qui, à elle seule, permette de les distinguer. C'est cette forme que leur donne la cristallisation, et tin cristal d'alun est aussi reconnaissable à sa forme octaédrique que le sont un animal ou un végétal quelconque. Il est vrai que, tandis que la forme de l'animal est absolument invariable dans l'espèce, la même substance minérale peut se présenter sous des formes cris. tapines fort diverses; ainsi le diamant qu'on trouve quelquefois à l'état de cristal octaédrique peut se présenter sous la forme du tétraèdre, d'un solide compliqué à quarante-huit faces, etc. Mais les immortelles découvertes d'Haüy permettent de voir le lien de famille qui liait ces diverses formes propres à une espèce, et l'esprit petit toujours remonter à une forme type qui est la définition précise et rigoureuse de la substance. On conçoit donc combien il est important, quand on étudie un corps, de pouvoir l'obtenir à l'état cristallisé; on peut employer à cet effet plusieurs méthodes qui sont indiquées au mot cristallisation.

Les cristaux naturels ont rarement les formes précises qu'on leur donne lorsqu'un les définit géométriquement, et cette particularité n'étonnera pas, si l'on fait attention à la manière dont les cristaux prennent naissance, croissent et se développent. Lorsqu'un cristal prend naissance, ses dimensions sont très petites et ne s'accroissent que. fort lentement; pendant tout ce temps, la masse dans laquelle ce corps se développe peut rester parfaitement tranquille, et alors il sera géométriquement régulier; mais on comprend que cette identité des circonstances extérieures ne saurait se prolonger longtemps, et dés lors il en résulte des perturbations dans la cristallisation, qui entraînent l'irrégularité du développement. Plus le cristal sera volumineux, moins on aura de chance de l'avoir régulier; car il lui aura fallu pins longtemps pour se produire, et les circonstances extérieures auront eu plus d'influence sur sa formation. Lors donc qu'on tiendra à la perfection des formes cristallines, c'est dans les cristaux rudimentaires qu'il faudra la chercher; mais cette régularité n'est en rien nécessaire, et le plus souvent on s'en inquiète fort peu. La cause la plus ordinaire de l'irrégularité qu'on peut constater dans les cristaux consiste dans l'éloignement différent des faces semblables da centre de figure. On peut se représenter ce fait en supposant que, dans te solide géométrique, une ou plusieurs faces se sont déplacées parallèlement à elles-mêmes de manière à allonger le cristal dans un sens, à le diminuer dans un autre et à lui retirer ainsi toute sa symétrie apparente; mais il est une chose qui ne change pas dans cette déformation, c'est la valeur des angles dièdres des faces entre elles; aussi la mesure de ces sortes d'angles est-elle la seule détermination expérimentale que comporte le problème et la seule qu'on exécute réellement; les instruments qui sont employés à cet effet s'appellent goniomètres. Une autre cause de déformation des cristaux qui se joint fort souvent à la précédente. est l'absence d'une partie plus ou moins considérable du cristal. Quand une matière cristallise sur la paroi d'un filon ou sur le flanc d'une roche, la partie du cristal adhérente à la paroi est nécessairement incomplète; il n'y aura dans ce cas qu'une moitié de cristal, l'autre moitié faisant totalement défaut. Le quartz, le spath fluor sont les cristaux sur lesquels on peut le plus facilement examiner ces irrégularités. La forme du quartz est celle d'un prisme hexagonal surmonté d'une pyramide à six faces : trois de ces dernières prennent quelquefois un développement si considérable qu'on est tenté de les confondre avec les faces du prisme. 

Quelquefois les faces des cristaux, au lieu d'être planes, sont creuses et offrent l'aspect de pyramides rentrantes analogues aux trémies du sel marin. L'oxydule de mercure, qui cristallise en octaèdres, présente ce phénomène à un haut degré : les cristaux se réduisent presque aux arêtes. Dans d'autres circonstances, les angles dièdres sont arrondis, de manière que la forme générale du cristal est un sphéroïde; les cristaux qui présentent un grand nombre d'arêtes et que l'on trouve dans des sables roulés présentent fréquemment cette déformation : le diamant en offre un exemple. 

L'irrégularité du développement dans les cristaux prismatiques leur donne souvent des apparences qui les font désigner par des épithètes qui rappellent les objets usuels auxquels ils ressemblent alors. Si le prisme est très aplati, le cristal se réduit à sa base, on l'appelle tabulaire; on lui donne au contraire le nom de bacillaire, cylindroïde, aciculaire quand la hauteur est très grande relativement aux dimensions de la base Ces aiguilles cristallines semblent quelquefois diverger d'on centre de manière à former un sphéroïde radié : la variété de pyrite de fer appelée pierre de tonnerre présente cette dernière particularité. 

La structure cristalline est le caractère essentiel d'un cristal; la régularité des formes extérieures ne, vient qu'en seconde ligne. Cette dernière peut quelquefois se rencontrer sans que la première condition soit remplie, et il en résulte alors des masses qui ont l'apparence des cristaux; on leur donne le nom de pseudo-cristaux. Pour citer un exemple de leur formation, quand aine masse du lave se refroidit, il se manifeste souvent, par andin. des contractions inégales qu'éprouvent en se refroidissant les éléments hétérogènes de cette masse, des fendillements qui la sillonnent dans toute son étendue. Ces fissures sont ordinairement planes et perpendiculaires à la surface da refroidissement; elles se produisent fréquemment dans trois directions constantes à peu près également inclinées entre elles. II en résulte de grands blocs affectant la forme de prismes hexagonaux; telles sont, par exemple, les masses basaltiques de l'Auvergne on celles du la grotte de Fingal, dans l'île de Staffa. Vues de loin, ces colonnes basaltiques paraissent parfaitement régulières; mais cette régularité n'est qu'apparente. La constance des angles, ce caractère essentiel de la cristallisation, n'existe plus ici. 

Les propriétés optiques des cristaux englobent  la biréfringence, la dispersion chromatique, l'absorption sélective, la dichroïsme, la rotation optique et parfois des effets non linéaires. Certains cristaux présentent une activité optique naturelle, ce qui signifie qu'ils peuvent faire tourner le plan de polarisation d'une onde lumineuse sans champ magnétique externe. D'autres, soumis à un champ électrique ou magnétique, modifient leur biréfringence (effets électro-optiques et magnéto-optiques), ouvrant la voie à des applications dans les modulateurs, les isolateurs et les filtres. Les propriétés optiques dépendent étroitement de la symétrie cristalline, de la pureté du matériau et de la longueur d'onde considérée, ce qui nécessite souvent une caractérisation précise avant intégration dans un dispositif optique. Dans un cristal anisotrope, il existe deux directions privilégiées appelées axes optiques, le long desquelles la lumière se propage sans double réfraction. ces axes sont perpendiculaires aux directions de propagation des rayons ordinaire et extraordinaire (L. / Dict. gén. Sc.).