Cette petite expérience simple et réalisable en classe, permet de comprendre comment se cristallisent certains minérauxMinéraux Espèces chimiques naturelles, se présentant le plus souvent sous forme de cristaux solides. en général, et aussi comment se fabrique le sel dans les bassins de marais salants.
Des couches de sel se déposent également à grande échelle et naturellement, à la surface des grands lacs salés, en Afrique notamment dans la vallée du grand riftRift De l'anglais rift : fissure, faille. Grand fossé d'effondrement sous-marin, situé entre deux plaques lithosphériques qui s'écartent. africain, au Proche Orient, en Asie, aux Etats Unis, en Australie, en Argentine, en Bolivie, au Pérou, en Turquie, etc.
Dans la nature, la taille des cristaux des minéraux est fonction du temps de refroidissement du milieu où ils croissent (gazeux, liquide, aqueux ou nom). Si le temps de refroidissement est court les cristaux ne mesureront que quelques millimètres, si le temps est long voire très long (pendant plusieurs milliers d’années), les cristaux seront de taille centimétrique, décimétrique ou plus grand encore. Il existe des cristaux géants de plusieurs mètres. Au Mexique, la mine de Naïca présente des cristaux de gypse mesurant plus de 11m de longueur. Le début de leur cristallisation a commencé il y a environ 600 000 ans. A Paris, le Muséum National d’Histoire Naturelle présente une exposition de cristaux géants du Brésil.
Pour cette expérience on peut utiliser de l’eau de mer qui contient environ 35g de sel par litre, si l’on en a à sa portée. Nous avons utilisé ici une solution plus salée que l’eau de mer de chlorure de sodium (sel de table), à 50g pour 200ml d’eau déminéralisée. La concentration de chlorure de sodium obtenue est de 250g par litre. La concentration à partir de laquelle on obtient la précipitation de la halite (saturation de NaCl) dans de l’eau est de 360g par litre.
La cristallisation du sel est rapide en milieu ambiant, et plus pédagogique, par rapport aux autres minéraux qui ont besoin de beaucoup plus de temps pour se cristalliser.
Matériel nécessaire :
1) Un bécher de 200ml ou verreVerre Du latin vitrum : verre. Magma ayant refroidi très rapidement sans cristalliser, donnant des laves (ex. : Obsidienne) qui peuvent contenir une proportion variable de minéraux. doseur de cuisine pour les liquides.
2) Un bécher de 50ml ou un autre verre doseur pour les solides, l’idéal est d’avoir une balance de cuisine.
3) 50g de sel de chlorure de sodium.
4) Une baguette de verre, cuillère ou un agitateur magnétique.
5) Une pipette, paille, seringue ou compte-gouttes.
6) Un ou plusieurs récipients de couleur sombre.
7) Une ou plusieurs lames de verre de biologie.
8) Une loupe, microscope ou loupe binoculaire.
La technique :
1) Faire dissoudre 50g de sel dans 200ml d’eau distillée de préférence, légèrement chauffée pour accélérer la dissolution.
2) Quand la solution est bien homogène, après l’avoir suffisamment mélangée avec une cuillère ou un agitateur magnétique, on dépose sur une surface sombre et/ou une lame de verre, une certaine quantité de cette solution.
3) On laisse évaporer l’eau pendant le temps nécessaire, on peut utiliser une plaque chauffante ou un radiateur.
4) Pendant l’évaporation, de petits cristaux blancs translucides apparaîtront, d’abord flottants sur les bords du liquide, puis plus finement sur toute la surface. On peut observer leur croissance avec du temps.
5) Après évaporation totale, on placera le support sous une loupe binoculaire pour l’observation, d’où l’intérêt d’avoir choisi un support sombre ou translucide sur un fond noir, pour mieux observer les cristaux en contraste. La lumière transmise par le dessous donnera une image plus spectaculaire et nette.
Une autre expérience peut être réalisée avec le reste de la solution :
1) Prendre un crayon, y attacher un morceau de ficelle fine (ficelle de cuisine) dont l’extrémité libre trempera dans l’eau salée.
2) Laisser sécher pendant quelques jours dans un endroit à l’abri de la poussière et des courants d’air.
3) On observera jour après jour, la croissance des structures cristallines remontant la ficelle par capillarité et sur les bords du contenant.
Photographe : Gérard Brusseaux.
Source : Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), Sorbonne Université, campus Pierre et Marie Curie, Paris, France.