QCM : Cristaux et conditions de cristallisation (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel ensemble de caractéristiques définit un cristal ?

Un solide naturel microscopique, ordonné à l’échelle atomique, de composition fixe et sans unité répétée
Un solide naturel macroscopique, désordonné à l’échelle atomique, de composition fixe et à unité répétée
Un solide naturel macroscopique, ordonné à l’échelle atomique, de composition variable et à unité répétée
Un solide naturel macroscopique, ordonné à l’échelle atomique, de composition fixe et à unité répétée

Un solide naturel macroscopique, ordonné à l’échelle atomique, de composition fixe et à unité répétée

Explication

Un cristal associe une structure atomique ordonnée, une composition chimique fixe et une unité répétée, tout en étant macroscopique. Le désordre atomique, la composition variable et l’absence d’unité répétée correspondent à des confusions avec des caractéristiques qui ne définissent pas le cristal.

2. Dans une maille cubique simple, huit atomes sont placés aux sommets et chacun est partagé entre huit mailles. Quelle quantité d’atomes entiers cela représente-t-il par maille ?

Un atome entier
Huit atomes entiers
Un demi-atome
Un seizième d’atome

Un atome entier

Explication

Chaque sommet contribue pour un huitième d’atome, donc les huit sommets contribuent ensemble pour 8×18=18 \times \frac{1}{8}=1 atome entier. Compter huit atomes ignore le partage, tandis que quatre sommets ou une fraction d’un seizième ne correspondent pas au calcul.

3. Une maille cubique simple est modélisée avec des sphères atomiques de rayon rr et une arête de longueur 2r2r. Quelle compacité obtient-on avec ce modèle ?

π6≈0,52\frac{\pi}{6} \approx 0{,}52
π8≈0,39\frac{\pi}{8} \approx 0{,}39
1−π6≈0,481-\frac{\pi}{6} \approx 0{,}48
π3≈1,05\frac{\pi}{3} \approx 1{,}05

$$\frac{\pi}{6} \approx 0{,}52$$

Explication

La compacité de la maille cubique simple est le volume occupé par les atomes divisé par le volume de la maille; le calcul avec une arête de 2r2r donne c=π6≈0,52c=\frac{\pi}{6}\approx0{,}52. π3\frac{\pi}{3} et π8\frac{\pi}{8} résultent d’erreurs dans le calcul des volumes, tandis que 1−π61-\frac{\pi}{6} correspond à la fraction non occupée.

4. Une maille cubique simple présente une compacité d’environ 0,520{,}52. Comment faut-il la caractériser ?

Elle n’est pas compacte
Elle est compacte, car sa maille est cubique
Elle est compacte, car sa compacité dépasse la moitié
Elle est compacte, car près de la moitié du volume est vide

Elle n’est pas compacte

Explication

Une compacité d’environ 0,520{,}52 signifie qu’une partie importante du volume de la maille n’est pas occupée par les atomes; la maille cubique simple n’est donc pas compacte. Une valeur supérieure à la moitié ou une forme cubique ne suffit pas à établir le caractère compact.

5. Un magma se solidifie très rapidement. Quelle texture cristalline peut-on observer dans la roche obtenue ?

Quelques petits cristaux ayant eu le temps de grossir
Du verre constitué de petits cristaux bien formés
De nombreux petits cristaux, parfois accompagnés de verre
Quelques gros cristaux, parfois accompagnés de verre

De nombreux petits cristaux, parfois accompagnés de verre

Explication

Une solidification rapide laisse peu de temps aux cristaux pour croître : ils sont donc nombreux et petits, et la matière peut aussi former du verre non cristallisé. Les gros cristaux supposent une croissance prolongée, le verre n’est pas constitué de microcristaux, et une croissance lente donne des cristaux moins nombreux.

6. Deux minéraux de même composition chimique sont observés dans des conditions différentes de pression et de température. Quel principe permet d’expliquer leur cristallisation dans ces conditions ?

La vitesse de cristallisation détermine leur domaine de stabilité
La quantité de matière détermine leur domaine de stabilité
La pression et la température déterminent leur domaine de stabilité
La composition chimique seule détermine leur domaine de stabilité

La pression et la température déterminent leur domaine de stabilité

Explication

La pression et la température déterminent le domaine de stabilité d’un minéral. La vitesse influe sur la croissance des cristaux, tandis que la composition chimique seule ou la quantité de matière ne définit pas ce domaine.

7. Lorsqu’on cherche à expliquer pourquoi les cristaux d’une roche diffèrent par leur taille ou leur forme, quelles conditions de cristallisation faut-il prendre en compte ?

La pression, la température et la quantité de matière
La pression, la température et la vitesse de cristallisation
La pression, la composition chimique et la vitesse de cristallisation
La température, la composition chimique et la quantité de matière

La pression, la température et la vitesse de cristallisation

Explication

La cristallisation peut varier selon la pression, la température et sa vitesse. La composition chimique et la quantité de matière ne remplacent pas la vitesse parmi ces conditions.

8. Une eau saturée en ions s’évapore progressivement et des cristaux apparaissent. À quelle catégorie appartient le solide formé ?

À une évaporite issue d’une eau non saturée
À un verre issu de l’eau saturée
À une évaporite issue de l’eau saturée
À un carbonate issu de l’eau saturée

À une évaporite issue de l’eau saturée

Explication

Une évaporite est un cristal issu de l’évaporation d’une eau saturée en ions, qui cristallisent progressivement. Le verre n’est pas cristallisé, le carbonate des coquilles relève d’un autre processus, et l’eau doit être saturée.

9. Pour réaliser une expérience de cristallisation d’un sel dissous, quelle suite d’actions convient après avoir préparé une eau tiède ou chaude ?

Saturer l’eau en sel, verser le liquide avec le dépôt, puis placer la coupelle au chaud et au sec sous un essuie-tout
Saturer l’eau en sel, verser le liquide sans le dépôt, puis placer la coupelle au chaud et au sec sous un essuie-tout
Saturer l’eau en sel, verser le liquide sans le dépôt, puis placer la coupelle au frais et au sec sous un essuie-tout
Saturer l’eau en sel, garder le liquide dans le verre, puis placer le verre au chaud et au sec sous un essuie-tout

Saturer l’eau en sel, verser le liquide sans le dépôt, puis placer la coupelle au chaud et au sec sous un essuie-tout

Explication

La préparation consiste à saturer l’eau tiède ou chaude en sel, puis à verser le liquide sans le sel non dissous dans une coupelle placée au chaud et au sec sous un essuie-tout. Verser le dépôt, choisir un endroit frais ou conserver le liquide dans le verre ne suit pas cette procédure.

10. Lors de la formation d’une coquille de moule, quels produits apparaissent lorsque les ions calcium réagissent avec les ions hydrogénocarbonate selon la réaction de précipitation ?

Du carbonate de calcium et du dioxyde de carbone
Du calcium et de l’eau
De l’hydrogénocarbonate et des ions hydrogène
Du carbonate de calcium et de l’acide carbonique

Du carbonate de calcium et de l’acide carbonique

Explication

La précipitation à l’origine de la coquille forme du carbonate de calcium et de l’acide carbonique à partir des ions calcium et hydrogénocarbonate. Le calcium et l’eau correspondent à une inversion des réactifs et des produits, le dioxyde de carbone remplace à tort l’acide carbonique, et l’hydrogénocarbonate avec les ions hydrogène relève de la réaction de rappel.

11. Dans une expérience sur la formation des coquilles, la concentration en CO₂, le pH ou la température de l’eau de mer change. Quel effet peut en résulter sur la précipitation du carbonate de calcium ?

Sa vitesse dépend uniquement de la concentration en calcium
Sa vitesse reste inchangée malgré ces variations
Sa vitesse peut être accélérée ou ralentie
Elle se transforme nécessairement en dissolution du carbonate

Sa vitesse peut être accélérée ou ralentie

Explication

La vitesse de précipitation varie selon la concentration en CO₂, le pH et la température des océans. L’option centrée sur le calcium néglige les facteurs indiqués, la dissolution confond deux processus, et l’absence d’effet ignore la sensibilité de la réaction à ces paramètres.

12. Une lame mince révèle une roche à gros cristaux d’olivine, de plagioclase et de pyroxène. Quelle identification correspond à cette observation ?

Une évaporite
Une rhyolite
Un basalte
Un gabbro

Un gabbro

Explication

Le gabbro se distingue par ses gros cristaux d’olivine, de plagioclase et de pyroxène. Le basalte est associé au verre et aux microcristaux, le plagioclase seul ne distingue pas les deux roches, et la rhyolite ou l’évaporite ne correspond pas à cette composition décrite.

13. Deux roches magmatiques se mettent en place à des profondeurs différentes : l’une près de la surface, l’autre plus profondément. La roche proche de la surface est du basalte. Que prévoit la différence de profondeur pour son refroidissement par rapport à celui du gabbro ?

Le basalte ne refroidit qu’après sa cristallisation
Le basalte refroidit plus lentement
Le basalte refroidit plus rapidement
Le basalte refroidit à la même vitesse

Le basalte refroidit plus rapidement

Explication

Le basalte se met en place moins profondément que le gabbro et refroidit donc plus rapidement. Dire qu’il refroidit plus lentement inverse le lien entre profondeur et refroidissement; la taille des cristaux n’est pas la vitesse elle-même, et les deux roches n’ont pas le même rythme de refroidissement.

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Qu’est-ce qu’un cristal ?

Un solide naturel macroscopique à structure atomique ordonnée et à composition chimique fixe, doté d’une unité répétée à l’échelle particulaire.

Quelle est la composition chimique d’un cristal ?

Elle est fixe.

Comment la structure atomique est-elle organisée dans un cristal ?

Elle est ordonnée.

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