QCM : Cristallisation et cristaux vivants (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un cristal de sel, les ions sodium et chlorure sont organisés selon une géométrie cubique. Quelle conclusion correspond à la validation partielle de l’hypothèse de Haüy ?

La géométrie cubique est liée à l’organisation des ions, mais l’élément de base est un volume qui les contient.
La géométrie cubique est liée à l’empilement de briques solides, chacune ayant la forme du cristal.
La géométrie cubique est liée aux molécules d’eau, qui entourent les ions dans le cristal.
La géométrie cubique résulte de la forme des ions, sans dépendre de leur organisation spatiale.

La géométrie cubique est liée à l’organisation des ions, mais l’élément de base est un volume qui les contient.

Explication

Le sel confirme le lien entre la géométrie cubique et l’organisation des ions, mais son élément de base est un volume contenant des ions plutôt qu’une brique de matière. L’idée de briques matérielles reprend l’hypothèse initiale de Haüy sans sa correction.

2. Un arrangement spatial d’ions se répète régulièrement et permet de reconstruire tout un cristal. Quel nom désigne cet arrangement ?

Un cristal complet
Une composition chimique
Une forme extérieure
Une maille élémentaire

Une maille élémentaire

Explication

Une maille élémentaire est un arrangement spatial d’entités chimiques dont la répétition permet d’obtenir la totalité du cristal. Le cristal complet est le solide résultant de cette répétition, tandis que la composition chimique et la forme extérieure ne désignent pas cet arrangement.

3. Un solide possède un motif spatial qui se répète régulièrement dans toutes les directions. Quelle caractéristique permet de le définir comme un cristal ?

La présence d’une maille élémentaire isolée dans l’espace
La présence d’une surface extérieure aux faces géométriques
La disposition aléatoire d’entités chimiques dans le solide
La répétition régulière de mailles élémentaires dans l’espace

La répétition régulière de mailles élémentaires dans l’espace

Explication

Un cristal est un solide caractérisé par la répétition régulière de mailles élémentaires dans l’espace. Une forme extérieure géométrique ne suffit pas à le définir, et une organisation aléatoire ou une maille isolée ne correspond pas à cette répétition.

4. Un solide naturel possède une composition chimique déterminée et une structure cristalline caractéristique. Comment le classe-t-on ?

Comme une substance définie par sa composition seule
Comme un minéral
Comme une structure définie par son organisation seule
Comme un cristal artificiel

Comme un minéral

Explication

Un minéral est un solide naturel caractérisé à la fois par une composition chimique et une structure cristalline données. Le caractère naturel est nécessaire à cette définition, qui ne se limite ni à la composition ni à la structure prises isolément.

5. Le graphite et le diamant sont tous deux constitués de carbone, mais présentent des propriétés différentes. Quelle explication rend compte de cette différence ?

Leurs structures cristallines différentes leur confèrent des propriétés différentes.
Leurs compositions chimiques différentes leur confèrent des propriétés différentes.
Leur origine naturelle différente leur confère des propriétés différentes.
Leur composition identique leur impose des propriétés identiques.

Leurs structures cristallines différentes leur confèrent des propriétés différentes.

Explication

Le graphite et le diamant ont la même composition chimique, mais des structures cristallines différentes qui expliquent leurs propriétés distinctes. L’explication par une composition différente contredit leur composition commune, et l’origine naturelle n’est pas le facteur indiqué.

6. Le granite, la rhyolite et l’obsidienne sont issus du même magma, mais leurs textures diffèrent. Quelle conclusion explique cette diversité ?

Leurs minéraux diffèrent sans que leur état de cristallisation varie.
Leur cristallisation diffère malgré leur origine magmatique commune.
Leur composition magmatique diffère malgré une cristallisation identique.
Leur origine magmatique diffère malgré une composition commune.

Leur cristallisation diffère malgré leur origine magmatique commune.

Explication

Un même magma peut donner des roches dont les états de cristallisation sont différents. L’idée de compositions distinctes confond texture et composition, celle d’une cristallisation identique nie les différences observées, et celle d’origines différentes contredit leur origine commune.

7. Une roche noire est entièrement vitreuse et ne contient aucun cristal. De quelle roche s’agit-il ?

De vanilline cristallisée
D’obsidienne
De granite
De rhyolite

D’obsidienne

Explication

L’obsidienne est noire et entièrement constituée de verre, sans cristaux. La rhyolite contient aussi des microlithes, le granite présente des cristaux jointifs sans verre, et la vanilline n’est pas une roche magmatique.

8. Dans une série d’échantillons magmatiques, une roche contient de gros cristaux, une autre des microlithes dans du verre et une troisième uniquement du verre. Quel enchaînement de refroidissements leur correspond ?

Lent pour le granite, rapide pour la rhyolite, très rapide pour l’obsidienne.
Très rapide pour le granite, rapide pour la rhyolite, lent pour l’obsidienne.
Lent pour le granite, très rapide pour la rhyolite, rapide pour l’obsidienne.
Rapide pour le granite, lent pour la rhyolite, très rapide pour l’obsidienne.

Lent pour le granite, rapide pour la rhyolite, très rapide pour l’obsidienne.

Explication

Les gros cristaux du granite correspondent à un refroidissement lent, tandis que la rhyolite résulte du refroidissement rapide de la lave et l’obsidienne de son refroidissement très rapide. Inverser granite et rhyolite confond leurs vitesses, échanger rapide et très rapide confond rhyolite et obsidienne, et associer lenteur et obsidienne contredit sa texture vitreuse.

9. Une lave refroidit si vite que ses atomes sont figés avant de s’ordonner. Quelle structure se forme alors ?

Un solide amorphe appelé verre.
Un assemblage de phénocristaux dans du verre.
Un solide cristallin à microlithes jointifs.
Un solide cristallin à gros cristaux.

Un solide amorphe appelé verre.

Explication

Lors d’un refroidissement très rapide, les atomes n’ont pas le temps de s’organiser de manière ordonnée : le solide obtenu est amorphe, c’est-à-dire du verre. Les gros cristaux supposent une cristallisation, les microlithes sont des cristaux, et les phénocristaux dans du verre ne constituent pas un solide entièrement amorphe.

10. Du magma atteint la surface et est alors appelé comment ?

Du magma profond.
Une roche cristallisée.
De la lave.
Du verre amorphe.

De la lave.

Explication

La lave est le magma arrivé en surface. Le magma profond n’a pas encore atteint la surface, une roche cristallisée est solidifiée, et le verre est un solide amorphe issu d’un refroidissement très rapide.

11. Un échantillon végétal contient des cristaux brillants, souvent en forme d’aiguilles. De quoi sont constitués ces cristaux appelés raphides ?

De broméline cristallisée, une enzyme protéolytique
De carbonate de calcium, de formule CaCO₃
De phosphate de calcium, de formule Ca₃(PO₄)₂
D’oxalate de calcium, de formule CaC₂O₄

D’oxalate de calcium, de formule CaC₂O₄

Explication

Les raphides sont des cristaux d’oxalate de calcium, souvent en aiguilles brillantes. Le carbonate et le phosphate de calcium sont d’autres composés, tandis que la broméline est une enzyme.

12. Dans une plante, des raphides présents dans les feuilles rendent leur consommation moins favorable aux animaux brouteurs. Quel rôle ces cristaux peuvent-ils jouer ?

Constituer une réserve nutritive mobilisée lors de la croissance
Contribuer à la défense contre les prédateurs qui consomment les feuilles
Faciliter la digestion des tissus végétaux par les brouteurs
Attirer les pollinisateurs en rendant les feuilles plus visibles

Contribuer à la défense contre les prédateurs qui consomment les feuilles

Explication

Les raphides limiteraient le broutage et peuvent ainsi servir de moyen de défense contre les prédateurs qui consomment les feuilles. L’attraction des pollinisateurs, la réserve nutritive et la digestion ne correspondent pas à ce rôle.

13. Une personne présente une forte concentration d’oxalate de calcium dans son urine. Quel enchaînement peut alors provoquer des calculs rénaux douloureux ?

La broméline cristallise dans les reins et forme des calculs
L’oxalate de calcium se dissout dans les reins et forme des calculs
Les cristaux rénaux se dissolvent et provoquent leur formation
L’oxalate de calcium cristallise dans les reins et forme des calculs

L’oxalate de calcium cristallise dans les reins et forme des calculs

Explication

Lorsque l’oxalate de calcium dans l’urine est trop concentré, il peut cristalliser dans les reins et former des calculs à l’origine de fortes douleurs. La dissolution ne forme pas ces calculs, et la broméline n’est pas le composé en cause.

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Quel aspect de l’hypothèse de Haüy le sel valide-t-il ?

Les cristaux de sel et l’organisation de ses ions sont cubiques.

Qu’est-ce qu’une maille élémentaire ?

Un arrangement d’entités chimiques dont la répétition forme un cristal.

Par quoi un cristal se caractérise-t-il ?

La répétition régulière de mailles élémentaires dans l’espace.

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