CHAPITRE 2 – Théorie de la nucléation et de la croissance

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La vision suivante de l’état moléculaire d’un cristal lorsqu’il est en équilibre par rapport à la croissance ou à la dissolution semble aussi probable que toutes les autres. Puisque les molécules des coins et des bords d’un cristal parfait seraient moins fermement maintenues à leur place que celles du milieu d’un côté, nous pouvons supposer que lorsque la condition d’équilibre théorique est satisfaite, plusieurs des couches de molécules les plus extérieures de chaque côté du cristal sont incomplètes vers les bords. Les limites de ces couches imparfaites fluctuent probablement, à mesure que les molécules individuelles s’attachent au cristal ou s’en détachent, mais pas au point qu’une couche soit entièrement supprimée (sur n’importe quel côté de taille considérable), pour être rétablie simplement par les irrégularités des mouvements des molécules individuelles. Des molécules isolées ou de petits groupes de molécules peuvent en effet s’attacher au côté du cristal, mais elles seront rapidement délogées, et si des molécules sont projetées du milieu d’une surface, ces déficiences seront également rapidement comblées ; la fréquence de ces événements ne sera pas non plus de nature à affecter grandement la douceur générale des surfaces, sauf près des bords où les surfaces s’affaissent quelque peu, comme décrit précédemment. Maintenant, une croissance continue sur n’importe quel côté d’un cristal est impossible à moins que de nouvelles couches puissent être formées. … Puisque la difficulté de la formation d’une nouvelle couche se situe au début ou à proximité de la formation, la valeur nécessaire du potentiel peut être indépendante de la surface du côté, sauf lorsque le côté est très petit. La valeur du potentiel qui est nécessaire pour la croissance du cristal sera cependant différente pour différents types de surfaces, et sera probablement généralement la plus grande pour les surfaces pour lesquelles σ est le plus faible.

Dans l’ensemble, il ne semble pas improbable que la forme des cristaux très minuscules en équilibre avec les solvants soit principalement déterminée …. par les conditions que σ soit un minimum pour le volume du cristal, sauf dans la mesure où le cas est modifié par la gravité ou le contact d’autres corps, mais à mesure qu’ils deviennent plus grands (dans un solvant pas plus sursaturé qu’il n’est nécessaire pour les faire croître tout court), le dépôt de nouvelle matière sur les différentes surfaces sera déterminé davantage par la nature (orientation) des surfaces et moins par leur taille et leurs relations avec les surfaces environnantes. En définitive, un grand cristal, ainsi formé, sera généralement limité par ces seules surfaces sur lesquelles le dépôt de nouvelle matière se fait le moins facilement, avec de petites troncatures, peut-être insensibles. Si un type de surfaces répondant à cette condition ne peut former une figure fermée, le cristal sera limité par deux ou trois types de surfaces déterminés par la même condition. Les types de surface ainsi déterminés seront probablement généralement ceux pour lesquels σ a le moins de valeurs. Mais le développement relatif des différentes sortes de faces, même non modifiées par la pesanteur ou le contact d’autres corps, ne sera pas de nature à faire de Σσs un minimum. La croissance du cristal sera finalement confinée aux côtés d’une seule sorte.

(J. W. GIBBS, 1878)

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