Photographie/Physique-chimie/L'état cristallisé

État amorphe, état cristallin.
Dans la nature ou au laboratoire, les corps solides existent aussi bien sous la forme amorphe que sous la forme de cristaux. L'état amorphe correspond à l'absence de toute forme déterminée ou, si l'on préfère, de toute organisation des molécules. Les cristaux, au contraire, présentent spontanément des formes géométriques définies sur lesquelles on peut constater la présence de plans ou faces, d'arêtes ou intersection de faces, de sommets ou intersections d'arêtes. Ainsi, la silice naturelle (quartz ou « cristal de roche ») est généralement cristallisée sous forme de prismes hexagonaux terminés par deux pyramides régulières, tandis que la silice fondue est une substance vitreuse (semblable au verre) et sans organisation définie.
Formation des cristaux.
La formation de cristaux peut être obtenue de différentes manières :
Certains corps peuvent se présenter sous des formes cristallines différentes : il en est ainsi pour le carbone, qui cristallise sous forme de diamant ou de graphite, le carbonate de calcium, etc.
Systèmes cristallins.
Il n'existe en tout et pour tout que sept systèmes cristallins qui, compte tenu de leurs variantes, fournissent 14 formes différentes de réseaux, connues sous le nom de réseaux de Bravais. Le plus simple est le système cubique, selon lequel s'organisent en particulier les cristaux d'halogénures d'argent, mais aussi le sel marin.
Il ne faut pas en déduire que les cristaux ne peuvent se présenter que sous 7 formes différentes, au contraire, leur système est parfois difficile à déterminer car des troncatures peuvent intervenir ; c'est ainsi qu'à partir du cube on peut obtenir, comme nous le verrons, des plaquettes triangulaires ou hexagonales et même des octaèdres.
Plans réticulaires.
Le système cubique simple est celui dans lequel cristallisent de très nombreux composés chimiques, entre autres ceux qui ne sont constitués que de deux sortes d'atomes intervenant en proportions égales sous forme de composés ioniques. C'est le cas, par exemple, du chlorure de sodium ou du bromure d'argent qui constitue l'élément sensible principal des pellicules argentiques.
Le premier dessin ci-dessous est une vue d'artiste d'un réseau cubique, le second représente sous forme de points noirs les ions argent et sous forme de cercles blancs les ions brome du bromure d'argent. Les seconds sont beaucoup plus volumineux que les premiers.
Les plans réticulaires d'un cristal sont ceux dans lesquels les atomes sont dotés d'une structure répétitive, ils correspondent généralement à un maximum de densité atomique. On voit ci-dessous les trois familles de plans réticulaires d'une structure cubique simple, les premiers parallèles aux faces, les seconds passant par les diagonales des faces et les troisièmes perpendiculaires aux diagonales principales du cube. L'organisation des atomes dans ces plans se fait respectivement selon des carrés, des rectangles et des triangles équilatéraux. La rupture des cristaux est d'autant plus facile qu'elle se produit dans la direction des plans de plus forte densité atomique et, dans ces plans eux-mêmes, dans les directions correspondant aux alignements les plus serrés.
Troncatures.
Il arrive très fréquemment que les cristaux subissent des troncatures qui en changent profondément l'aspect. Le schéma ci-dessous montre comment, à partir d'un système cubique simple dont les sommets se trouvent tronqués perpendiculairement à la diagonale principale, on arrive progressivement à une structure octaédrique. Le grenat, qui cristallise dans le système cubique, montre souvent des troncatures plus ou moins complexes des sommets et des arêtes, comme on le voit ci-dessous. D'autres troncatures peuvent exister dans le système cubique, elles seront envisagées plus loin.
Formes anhydres et formes hydratées.
De nombreux composés chimiques cristallisent avec une certaine quantité, toujours parfaitement définie, d'eau de constitution. On trouve de nombreux exemples de cristaux hydratés parmi les produits chimiques utilisés en photographie :
sulfite de sodium : formula_1
thiosulfate de sodium : formula_2
tétraborate de sodium : formula_3
carbonate de sodium : formula_4
etc.
Certains cristaux sont déliquescents, c'est-à-dire qu'ils ont tendance à absorber la vapeur d'eau atmosphérique, d'autres au contraire sont efflorescents, c'est-à-dire qu'ils tendent à perdre leur eau de constitution. Un exemple bien connu de ce dernier cas est le carbonate de sodium, qu'il faut acheter sous sa forme anhydre, sans quoi il est impossible de savoir avec précision combien d'eau il contient.
On doit toujours tenir compte de l'eau de cristallisation quand on fait une pesée et, dans tous les cas, il est préférerable de choisir des produits qui se présentent sous une forme bien définie et si possible stable.
Exemple :

Photographie/Physique-chimie/Les réactions chimiques

La formation, la destruction ou la transformation des molécules s'accomplissent au cours des réactions chimiques. Ces phénoménes s'accompagnent toujours d'échanges d'énergie, que ce soit sous forme mécanique (détente ou compression d'un gaz), électrique (piles et accumulateurs), thermique (combustions), ou le plus souvent sous diverses formes en même temps.
Les réactions qui produisent de la chaleur sont dites exothermiques, ainsi que les composés qu'elles produisent. Celles qui, au contraire, absorbent de la chaleur sont dites endothermiques.
Cette fois, si l'on ramenait l'oxygène et l'ozone aux mêmes conditions de température et de pression, on s'apercevrait qu'il y a eu perte d'un volume molaire de gaz. Non seulement le milieu extérieur a fourni des calories, mais encore il a effectué un travail de compression sur le milieu réactionnel.
Pour mesurer les chaleurs de réaction, il faut tenir compte de nombreux facteurs :
Prenons un exemple :
formula_3
formula_4
On en déduit naturellement que la formation du diamant à partir du graphite est un phénomène endothermique :
formula_5
Bien que cette quantité de chaleur soit modeste, la réaction en question n'est hélas pas encore totalement maîtrisée (sinon, entre nous soit dit, ça se saurait !).
Il est possible également de mesurer la chaleur correspondant à une liaison entre deux atomes : par exemple,
formula_6.
La dissolution et la dissociation en ions de certains corps sont également susceptibles de produire des phénomènes thermiques importants. Ainsi, la dissolution des thiosulfates (que nous retrouverons dans les fixateurs) s'accompagne d'un refroidissement, tandis que celle de l'hydroxyde de sodium (soude caustique) ou de l'acide sulfurique provoque un violent échauffement. D'ailleurs, il ne faut jamais verser d'eau sur la soude ou dans l'acide sulfurique concentré sous peine de provoquer de violentes et dangereuses projections. On peut par contre verser, prudemment, l'acide dans l'eau.
Il faut retenir que dans les conditions habituelles, ce sont toujours les réactions exothermiques qui tendent à se produire.

Photographie/Physique-chimie/Acides et bases, pH