Classification chimique des minéraux

[Prokofiev]

Bonjour,

J'ai réalisé (voir ci-dessous) un tableau croisé de classification des minéraux en fonction de leurs composition chimique. Je l'ai réalisé pour "y voir plus clair" et m'aider à mémoriser tout ça.

En colonnes, on y porte, grosso modo la classification classique, et, en lignes les métaux/éléments qui les composent.

Il n'est probablement pas complet, je n'y ai mis que les minéraux couramment évoqués dans la littérature (ou dans ce forum). Et, en gras, les "stars" de la minéralogie.

Je n'ai trouvé nulle part un tel tableau (peut-être pas bien cherché?). C'est un peu surprenant, est-il vraiment inintéressant ?.

Certes, on ne peut y placer que les minéraux de composition chimique simple, la tourmaline se s'y trouve pas, les pyroxènes et amphiboles n'y entrent pas.

Mais n'est-il pas intéressant de se demander pourquoi certains composés simples existent (ou sont courants, ou ont un intérêt) en minéralogie et d'autres pas ?

L'intérêt principal de ce tableau, donc, à mes yeux, est qu'il soulève pas mal d'interrogations que je vous soumets, en vrac:

- Les composés simples du plomb sont très variés en minéralogie, pourquoi ? Idem pour le fer.

- Y a-t-il un silicate de plomb ?

- A l'inverse, les minéraux simples d'antimoine, de molybdène, d'arsenic ou de Mercure se réduisent à peu près au sulfure, Les autres combinaisons (simples) existent-elles ? Si oui elles ne forment pas de cristalisations intéressantes ?

- Et le titane, qu'on ne rencontre quasi-exclusivement dans la littérature que sous forme d'oxyde ? Why ?

- Le nickel, qui est pourtant si courant dans la Terre, se réduit grosso modo au sulfure (+ l'arseniure), alors que son copain le fer s'acoquine à peu près avec tout le monde, pourquoi tant de haine ?

- En minéralogie, le seul fluorure archiconnu est le fluorure de Calcium. Et pourquoi pas de potassium, de sodium ou autre ? Et pourquoi pas de métaux ?

- Chlore et fluor sont chimiquement voisins, Alors pourquoi ne voit-on pas de chlorure de calcium en beaux cristaux? D'autant que les autres composés simples du calcium sont, eux, très variés.

- Pourquoi me fais-je des noeuds au cerveau comme ça ?

Bref, il y a pas mal de "trous" dans ce tableau, quelqu'un peut-il en donner des explications ?.

Merci !

[le sablais]

C'est déjà un beau et bon travail !

Pour tes constatations (faut y réfléchir mieux) mais déjà, la formation de tel ou tel composé relève de la chimie. Si les conditions physico-chimiques d'une réaction n'existent pas, le composé ne se formera pas !

Pour le chlorure de calcium dont tu parles, c'est un composé qui ne peut exister qu'en absence totale d'eau; il est en effet extrêmement soluble dans l'eau. Logiquement, il existe à l'état dissous et a du être à l'origine de d'autres composés du calcium plus stables.

le sablais

[Lionel-R]

- Les composés simples du plomb sont très variés en minéralogie, pourquoi ? Idem pour le fer.

Le plomb est un élément très polarisable, son nuage électronique se déforme facilement, il a une excellente affinité pour le souffre et l'oxygène et plusieurs degrés d'oxydation stables c'est autant d'arguments en faveur d'un nombre important de composés simples. Mais ça ne suffit pas, on peut trouver des contres exemples (le cobalt, le zinc). Mais qu'est ce que tu entends pas composés simples ?

- Y a-t-il un silicate de plomb ?

Il y en a un bon nombre : Mindat

- Les minéraux simples d'antimoine, de molybdène, d'arsenic ou de Mercure se réduisent à peu près au sulfure, Les autres combinaisons (simples) existent-elles ? Si oui elles ne forment pas de cristallisations intéressantes ?

Les oxydes d'antimoine, de molybdène et d'arsenic sont répertoriés et il y en a une floppée hallucinante qui forment des cristaux intéressants PbMoO4 par exemple :)

- Et le titane, qu'on ne rencontre quasi-exclusivement dans la littérature que sous forme d'oxyde ? Why ?

En fait la majorité des minéraux se trouvent sous forme d'oxyde. A part les sulfures et les halogénures, chimiquement tous les autres minéraux sont des oxydes !!! Après si tu parles des polymorphes de TiO2, ce n'est pas rigoureusement exact, le titane se trouve surtout dans l'ilménite et un sacré cortège de silicate.

- Le nickel, qui est pourtant si courant dans la Terre, se réduit grosso modo au sulfure (+ l’arséniure), alors que son copain le fer s'acoquine à peu près avec tout le monde, pourquoi tant de haine ?

Eh bien là je ne sais pas...

- En minéralogie, le seul fluorure archiconnu est le fluorure de Calcium. Et pourquoi pas de potassium, de sodium ou autre ? Et pourquoi pas de métaux ?

On trouve le fluorure de sodium, la villiaumite, on peut aussi citer la cryolite Na3AlF6, pour le potassium le minéral KF est la carobbiite

Pour les métaux on trouve PbF2, BiF3, CeF3... plus de détails Ici

- Chlore et fluor sont chimiquement voisins, Alors pourquoi ne voit-on pas de chlorure de calcium en beaux cristaux? D'autant que les autres composés simples du calcium sont, eux, très variés.

Le chlorure de calcium est très fortement hygroscopique, il capte l'humidité de l'air et se dissout dans l'eau qu'il capte, on ne peut donc pas l'observer en beau cristaux sur terre, l'air est trop humide

- Pourquoi me fais-je des nœuds au cerveau comme ça ?

Continue comme ça, mais fait des pause, au bout d'un moment le cerveau souffre :)

Mais attention pour que ton étude tienne la route, il faudrait que tu mettes les 4000 minéraux répertoriés pour en tirer des conclusions, ton échantillon est bien trop faible. Et comme l'a très justement fait remarquer Le Sablais, les conditions de formations sont très importantes, cette étude est complexe... mais continue comme ça :)

[Prokofiev]

Merci Kayou et Lionel pour ces éclaircissements très intéressants.

Je ne vais pas passer en revue les 4000 espèces répertoriées, ce n'était pas non plus l'objet. Juste les espèces les plus remarquables. Je comprends bien que s'il y a plein de "trous" c'est aussi à cause de ça.

[Kayou]

Heu, les trucs à dix sous... c'est pas moi !

[le sablais]

Heu, les trucs à dix sous... c'est pas moi !

Il te remerciait en avance pour toutes les infos que tu vas apporter !

le sablais

[Prokofiev]

Oups !

Kayou, il ne te reste plus qu'à mettre ta contribution. J'ai payé d'avance. ;-)

[Kayou]

Qui paye d'avance est mal servi...

Tout est question d'affinité sans doute.

http://pgosse.chez.com/gem/chim.htm

[paul29]

Ce tableau me plait Prokofiev; il offre un angle d'approche intéressant pour situer tous ces minéraux et peut aider les moins instruits à s'y retrouver . Perso je m'y perds facilement dans tous ces noms, alors j'enregistre ton travail et j'étudie ça ! merci

[Prokofiev]

Et les nitrates ? Y a-t-il des nitrates qui cristalisent dans la nature ? Pourquoi ne voit-on pas de nitrates dans les classifications ?

Et les cyanures ? ça ne cristalise pas?

Je ne vois pas beaucoup d'azote dans les minéraux ? Y a-t-il une incompatibilité ?

[Lionel-R]

Les nitrates sont trop solubles, et très hygroscopiques du coup ils se "dissolvent" dans l'humidité de l'air ça doit être pour ça.

Quand aux cyanures, il n'y en a qu'une sur Mindat et il n'est pas approuvé... pourquoi si peu ? je ne sais pas...

Il y a un thiocyanate de cobalt mais c'est tout...

Savoir pourquoi tel ou tel minéral ou famille de minéraux existe, c'est rude, dans ma conception c'est à la frontière de toutes les sciences...

[Jean Baptiste DELORT]

Personnellement, un tel tableau est loin de me laisser indifférent !

Il y a quand même quelque chose qui me rend perplexe : c'est qu'il est d'une grande complexité.

On peut peut-être le rendre plus "intelligible" en modifiant l'ordre des lignes et des colonnes (un peu à la façon de Mendeleïev) : opération à laquelle je me suis livré.

Les éléments ne sont plus classés par ordre alphabétique mais par numéro atomique. D'autre part, j'ai mis les vanadates, arséniates, chromates et molybdates à gauche et les oxydes entre sulfates et carbonates.

On voit ainsi clairement un segment de droite (du bas à gauche du tableau au haut à droite du tableau, c'est à dire une de ses diagonales) qui décrit une répartition particulière des éléments chimiques associés aux classes.

Mon nouveau tableau est sans doute loin d'être une représentation idéale car, comme l'a fait remarquer Lionel-R, le tableau est loin de comporter les 4000 espèces minérales (mais aussi peut-être que certaines d'entre elles qui possèdent trop d'éléments chimiques ne feraient que nuire à la lisibilité et à l'intérêt de constitution d'un tel tableau).

Je voudrais bien savoir d'ailleurs ce que pense Lionel-R de ce nouveau tableau !

PS : veuillez excuser la mauvaise lisibilité (je n'ai pas trouvé comment copier proprement le tableau après son remaniement sur Power Point)

[Lionel-R]

Je pense qu'il faudrait un tableau purement chimique avec sur une ligne les éléments classés par numéro atomique comme tu l'as fais et dans les colonnes les minéraux. Quand un élément est inclue dans une formule chimique on met un 1 sinon on met un zéro. Ensuite on rajoute une colonne supplémentaire qui donne le poids du minéral, un chiffre qui permet de quantifier sa rareté (comment s'y prendre ? je ne sais pas). On y met un nombre conséquent de minéraux (1000, 2000 ? choisis au hasard ?) et ensuite on regarde peut estimer l'importance de la répartition d'un élément dans un grand ensemble de minéraux. Le tout dans un fichier excel avec des listes de tri automatique. Il n'y a que de cette façon que l'on peut tirer des conclusions et à la limite se questionner sur l'existence ou l'absence d'un minéral, d'une famille de minéraux etc. Mais ce n'est pas suffisant, il faudrait également y inclure une classification minéralogique encore plus chimique, c'est à dire qui fait intervenir les anions présents dans les structures : CO32-, S2- etc. Comme ça on peut se faire une idée de l'importance d'une famille de minéraux. C'est un travail de titan, j'ai un tableau que je peux modifier et qui contient 170 minéraux, à peine 4.3% de tout ce qui existe :'(, je regarde si j'y arrive. Ça va me demander du temps...

[Jean Baptiste DELORT]

très très très intéressants ces commentaires !

[Lionel-R]

Ca y est j'ai fini... mais je me garderai d'en tirer la moindre tendance, 170 minéraux ce n'est rien, et je n'ai que 36 éléments alors que la table en compte une bonne centaine, je ne suis pas du tout représentatif... j'ai réussi à informatiser la méthode théoriquement je peux le faire presque sans aucun effort pour les 4000 minéraux terrestres si quelqu'un m'en fournit la liste. En gros une liste de noms avec la composition en face, si quelqu'un a ça, je m'occupe du reste :D

[Lionel-R]

Vous allez me prendre pour un grand malade... mais ça y est c'est fait... j'ai trouvé la liste, j'ai tout mis dans le programme et maintenant j'ai le tableau avec tous les minéraux répertoriés quelque chose comme 4338 entrées tout jusqu'à 2001... maintenant on a un outil fait main pour effectuer des recherches par composition chimique exactement comme mindat ^^ on va pouvoir sortir des données et commencer à réfléchir, mais avant tout, je vais me coucher, j'ai une longue journée demain :D

[Jean Baptiste DELORT]

Ton travail est fort intéressant, Lionel-R, il me tarde d'en discuter !!

[EricT]

Salut,

Oui, gros gros boulot !! Hâte de voir ce que cela donne. J'ai, si tu veux, une liste choppée sur le web je ne sais plus où avec en gros 5300 entrées (pas toutes approuvées ou en cours etc etc - à jour 2011) avec les formules en face. Mais c'est un fichier excel et je ne peux le poster ici...Si cela t'interresse...

EricT

[Lionel-R]

Ben écoute pourquoi pas, les stat sont déjà faites, mais faut digérer tout ça, ne pas s'énerver, prendre du recul, exploiter les données calmement, trouver les biais bref, le gros du boulot chiant est fait, le passionnant est en chemin mais va demander du temps. Juste pour vous donner quelques trucs histoire de vous tenir en halène, pour avoir 80% des minéraux terrestres, à peine 30 éléments sont nécessaires ! Et il faut vraiment mettre un facteur de poids, le carbone est présent dans relativement peu de minéraux et pourtant on trouve des carbonates absolument partout...

[Prokofiev]

Et qu'est ce que ça donne pour l'azote ?

[Lionel-R]

L'azote n'est présent que dans 37 minéraux, pas énorme !

[Jean Baptiste DELORT]

L'atome d'azote doit s'ioniser 3 fois pour acquérir la structure électronique stable du néon... le phosphore aussi mais je suppose qu'il est présent dans beaucoup plus de 37 espèces minérales soit beaucoup plus que l'azote ?

[Lionel-R]

Le phosphore est présent dans 496 minéraux :) dans l'apatite qui a un poids terrible, y'en a pas mal !!! Il faut vraiment prendre en compte la réactivité pour comprendre pourquoi on observe tel élément ou pas dans la nature. L'azote n'est pas fulgurant en terme de réactivité, le phosphore par contre est plutôt labile, les différences se trouvent en partie là.

[Lionel-R]

L'une des façons les plus simples de présenter le travail :

Cliquez sur les images pour agrandir...

Les conclusions sont difficiles à tirer mais on peut citer deux choses, deux tendances :

Un éléments qui a plein de degré d'oxydation sera plutôt répandu dans diverses structure cristalline (Mn, U, Fe, Cu, As, Sb, S, Pb) mais ça ne marche pas pour le chrome, le cobalt..

Il vaut mieux être léger que lourd avec le plomb, l'uranium et le bismuth pour exception.

En gros pourvoyeurs de cailloux : Hydrogène, oxygène, puis le groupe fer, calcium, silicium, aluminium, après on trouve le magnésium, soufre, sodium, et ensuite phosphore, potassium, cuivre manganèse, arsenic et enfin, carbone, fluor, antimoine.

[Jean Baptiste DELORT]

"L'azote n'est pas fulgurant en terme de réactivité, le phosphore par contre est plutôt labile, les différences se trouvent en partie là."

S'il faut s'intéresser aux notions de réactivité et labilité, je crains que cela ne fasse appel aux théories de la quantique pas simplistes du tout.

Mais, le résultat reste enthousiasmant !

Merci, Lionel-R, d'avoir travaillé pour nous !