Des substances cristallines dont les formules chimiques sont similaires, et dont les cations chargés positivement et les anions chargés négativement sont de taille similaire, peuvent former des cristaux de même structure. Ces groupes isomorphes peuvent être utilisés dans la classification des minéraux.
Un exemple est le groupe des halites, qui comprend l’halite (NaCl), la fluorite (CaF2) et la sylvite (KCl), entre autres minéraux . Les cristaux qu’ils forment appartiennent au système cristallin isométrique, dans lequel les cellules unitaires (le plus petit composant d’un cristal, qui peut se répéter indéfiniment en trois dimensions) ont toutes trois axes de même longueur orientés à des angles de 90° les uns par rapport aux autres. Un autre exemple de groupe isomorphe est le groupe de la calcite, qui comprend les minéraux carbonatés suivants : calcite (CaCO3), magnésite (MgCO3), rhodochrosite (MnCO3), sidérite (FeCO3) et smithsonite (ZnCO3). Tous ces minéraux forment des cristaux ayant la même symétrie, dans ce cas dans le système cristallin hexagonal, où les cellules unitaires des cristaux ont trois axes horizontaux de longueur égale et un axe de longueur différente, perpendiculaire aux trois autres. Parfois, des minéraux différents auront la même composition chimique (une situation appelée polymorphisme). L’aragonite a la même composition chimique que la calcite, mais elle cristallise dans le système cristallin orthorhombique (où les cellules unitaires ont trois axes de longueur inégale orientés à des angles de 90° les uns par rapport aux autres). Le groupe de l’aragonite comprend les minéraux cerussite (PbCO3), strontianite (SrCO3) et witherite (BaCO3). La similitude de la taille des cations et des anions est plus importante que la composition chimique dans l’isomorphisme. Ainsi, l’uraninite (UO2) et la chlorargyrite (AgCl) appartiennent toutes deux au groupe des halites, bien que leur composition et leurs propriétés soient très différentes. Dans une solution solide, un groupe isomorphe de minéraux présente une gamme de compositions minérales entre deux membres extrêmes. Le groupe de l’olivine forme une telle série de solutions solides dans le système cristallin orthorhombique. La composition de l’olivine est généralement donnée comme (Mg, Fe)2SiO4, mais elle peut aller de la forstérite pure (Mg2SiO4) à la fayalite pure (Fe2SiO4). L’isomorphisme est également appelé isostructuralisme.
Voir aussi Cristaux et cristallographie
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