Chapitre 1 – Des édifices ordonnés : les cristaux
Bilan n°1 :
La matière existe principalement sous trois états : solide, liquide et gazeux. Un solide peut se caractériser par sa formule chimique, mais aussi par la disposition de ses entités (atome, ions, molécule) les unes par rapport aux autres.
Par exemple le chlorure de sodium (présent dans des roches ou issu de l’évaporation de l’eau de mer), est constitué d’un empilement régulier d’ions : c’est l’état cristallin.
Si les entités sont des atomes ou des ions, ils sont alors représentés par des boules disposées en trois dimensions pour former une maille élémentaire (dans le cas du chlorure de sodium, une maille cubique). Il existe en tout 7 mailles. Le cristal de chlorure de sodium est donc un empilement régulier d’ions (chlorure et sodium). On appelle multiplicité Z le nombre d’atomes présent dans une maille élémentaire.
Bilan n°2 :
Comme le chlorure de sodium, de nombreux solides sont des cristaux.
Un cristal est un solide constitué d’un empilement régulier d’atomes, d’ions ou de molécules. La structure microscopique d’un cristal peut être décrite par la répétition dans l’espace d’un parallélépipède contenant des entités. Ce parallélépipède est appelé maille élémentaire.
La forme géométrique de la maille et la position et la nature des unités de la maille définissent la structure cristalline.
Les structures des cristaux les plus simples peuvent être décrites par une maille cubique dont la longueur de l’arête a est appelé paramètre de maille. Si des entités identiques occupent chacun des huit sommets, la structure est cubique simple. Si elles occupent les sommets et le centre des faces, alors la structure est cubique à face centrée (voir activité 2).
Bilan n°3 :
Un composé de formule chimique donnée peut cristalliser selon les conditions de cristallisation (pression et température). Si les conditions sont favorables, alors il formera un cristal ou un minéral.
Une roche est formée de l’association de minéraux ou de cristaux.
Dans certains solides l’empilement d’entités se fait sans ordre géométrique (verre volcanique dans le pillow-lava ou l’obsidienne), contrairement aux cristaux (quartz par ex), ces solides sont dits amorphes.
La formation de cristaux ou de solides amorphes dépend des conditions de refroidissement :
– Si le refroidissement est lent et à température (et pression) élevée (à plusieurs km de profondeur par ex) alors la cristallisation sera importante. La roche formée sera une roche magmatique plutonique et de texture grenue
– Si le refroidissement est rapide et à température (et pression) très faible (à la surface ou dans l’eau) alors la cristallisation sera faible (voire nulle car du verre volcanique amorphe se formera : solide amorphe). La roche formée sera une roche magmatique volcanique et sa texture sera microlithique.
Bilan n° 4 :
Les cristaux existent aussi chez les êtres vivants. Ils permettent le support du corps, ce sont les squelettes (les os sont formés d’hydroxyapatite) mais aussi la protection comme les coquilles des mollusques (escargot, moule, huitre….) ou des œufs de poule. Ces coquilles ont pour formule chimique CaCO3 mais la maille est différente. Le cristal est donc différent : aragonite pour la coquille des mollusques (aussi appelée nacre) et calcite pour la coquille d’œuf. Quand aux cristaux présent dans les végétaux, ils sont généralement toxique aux herbivores.
Chapitre 2 – Une structure complexe, la cellule vivante
Bilan n°1 :
Au XVII eme siècle, la mise au point des premiers microscopes a permis les premières observations de cellules. Elles apparaissent comme de petits compartiments délimités par une membrane et possédant, pour certaines, un noyau.
Dans sa forme actuelle, la théorie cellulaire repose sur les trois principes suivants :
- Tout organisme vivant est composé d’une ou plusieurs cellules ;
- La cellule est l’unité de structure et de fonction du vivant, c’est la plus petite unité de chaque être vivant
- Toute cellule provient d’une autre cellule par division cellulaire.
Cela signifie que si un organisme est constitué de cellules, c’est un organisme vivant ! Attention les virus sont exclus et ne sont pas considéré comme vivant, car ils ne sont pas constitués de cellules.
Bilan n°2 :
L’invention des microscopes électroniques (MET et MEB) a révolutionné l’étude de la cellule en permettant d’observer des structures bien trop petites pour le microscope optique.
Le MET révèle l’ultrastructure interne des cellules (organites, membranes, grosses molécules), tandis que le MEB permet d’explorer la surface et le relief des cellules et tissus.
Ces techniques ont permis de relier l’échelle cellulaire à l’échelle moléculaire.
Bilan n°3 :
Savoir calculer la taille d’une cellule grâce à l’échelle et au grossissement
Bilan n°4 :
La membrane plasmique sépare le contenu intérieur des cellules (milieu intracellulaire) au contenu extérieur des cellules milieu extracellulaire). Les membranes plasmiques sont majoritairement constituées de lipides organisés en bicouche dans laquelle des protéines aux rôles essentielles viennent s’insérer.
La structure de la membrane est stabilisée par le caractère amphiphile des lipides (tête hydrophile et queue hydrophobe).
Les constituants membranaires sont mobiles : la membrane plasmique est donc une « mosaïque fluide ».
SVT 