Chers amis,
Véronique Maufay-Gerstmans, professeur des écoles intervient dans le cadre de L’école de Poucet : "De l’utilité des p’tits cailloux des grands chemins" pour sensibiliser les enfants à la découverte le l’objet minéral et des phénomènes géodynamiques :
L’Ecole de Poucet recherche des MINERAUX pour sensibiliser les enfants :
Si vous souhaitez soutenir l’Ecole de POUCET, merci d’adresser vos dons à :
Ecole de Poucet - Amicale des Anciens Elèves
4 rue Fernand Forest 94110 ARCUEIL
Pour toute information complémentaire :
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L’école de Poucet : "De l’utilité des p’tits cailloux des grands chemins"
Découverte le l’objet minéral et des phénomènes géodynamiques
"Apprendre, c’est se questionner. C’est en faisant qu’on apprend, avec tous ceux qui nous apprennent à apprendre" Gilbert CAMBE, IEN
Dès notre réveil, à notre coucher, à chaque instant de notre vie, nous sommes sans y penser en rapport avec les dons de la Terre : l’eau dans notre verre est issue le plus souvent des profondeurs des roches ; nos assiettes et les verres de nos repas sont faits de silice et d’argile ; nos voitures n’existeraient pas sans les métaux extraits des minerais…
Ignoré, souvent, l’objet géologique renferme de grandes richesses.
« L’école de Poucet » est un concept éducatif dans lequel les enfants utilisent, accompagnés par un intervenant spécialisé, les Sciences de la Terre comme l’un des outils d’apprentissage en réinvestissant les savoirs de l’école et du quotidien.
Ainsi, l’enfant, placé au cœur de l’apprentissage, va découvrir par lui-même, raisonner en groupe et tirer les conclusions qui s’imposent grâce à l’ approche expérimentale qu’il mène à bien au fur et à mesure de l’atelier.
L’objectif n’est en aucun cas d’amener l’enfant à penser comme un chercheur, mais plutôt à l’aider à développer ses capacités de chercheur et le laisser construire son savoir par son propre cheminement logique. Il va de ce fait pouvoir utiliser, le jeu et le questionnement pour exercer ses sens et développer sa pensé, partir de l’observation, de l’expérimentation des objets minéraux du quotidien.
Déroulement des ateliers :
Nos intervenants accompagnent les enfants afin qu’ils progressent librement et à leur rythme. Ils apportent le matériel nécessaire à la réalisation de l’activité, ainsi que les outils pédagogiques nécessaires, pour que chaque enfant se constitue un carnet de recherche qu’il pourra conserver et enrichir au fur et à mesure de ses découvertes.
De plus, en accord avec chaque établissement accueillant l’activité, l’association met en place des rencontres entre les enfants et des chercheurs de la discipline au sein de l’atelier afin d’enrichir la curiosité de tous et la mise à profit d’un patrimoine culturel commun.
Deux types d’activités sont proposés en fonction de l’âge des participants:
1 -Découverte de La Pierre de Paris : cycle II (CP / CE1)
2 -Initiation à la géologie : cycle III (CE2 / CM2)
Valorisation de l’action:
L’ensemble des enfants ayant participés à nos activités sont invités à venir présenter leurs travaux à leurs parents, familles et tout public au cours d’une journée « porte-ouverte » organisée par notre structure. Ils pourront ainsi argumenter et expliquer les procédés de réflexion et exposer leurs constructions, enfin, valoriser leur savoir.
Cadre de déroulement :
Le nombre d’enfants inscrits à un atelier est limité à 15.
L’activité se déroule dans une salle avec des tables et des chaises à proximité d’un point d’eau. Il est souhaitable de pouvoir bénéficier d’un lieu de rangement du matériel.
Intervenants :
Issus de formation supérieure, nos intervenants sont avant tout des passionnés. Ils sont formés à notre démarche par une équipe pédagogique composée de professionnels de l’éducation et de scientifiques de la discipline, sur le terrain de la classe, et dans les activités de loisir périscolaire et extrascolaire) qui les guideront tout au long de leurs interventions.
ASSOCIATION VULCANO LA PASSION DES VOLCANS
Président : André Holbec
L'association regroupe les personnes intéressées par les phénomènes volcaniques.
Son histoire : L'association VULCANO a été créée en novembre 1990 (on nom vient de la contraction de VULCanologues Amateurs du NOrd‚ et fait référence à l'un des plus célèbres volcans italiens).
Le siège de l'association est situé à VILLENEUVE D'ASCQ, la ferme Dupire, au Triolo.
Son but principal est de faire connaître la volcanologie au grand public. Pour cela :
Le bureau de l'association :
PRESIDENT : André HOLBECQ
VICE PRESIDENT : Guy LAMBERT
SECRETAIRE : Thierry DELVAL
TRESORIER : Jean-paul MEURISSE
Cotisation annuelle - Membre actif : 20 Euros
Contacts :
Association minéralogique “POTASSE” de l'ancien CE des mines de potasse d’Alsace
Notre devise. La minéralogie. Un sport, une passion et la sauvegarde du patrimoine minéralogique
Siège : 19 Grand Rue 68700 STEINBACH France
Date de création : 1974
Nom du président : Bernard MARY
Adresse de l’association : 12, rue des moulins 68700 CERNAY
Nombre de membres : 70
Buts :
Promouvoir les Sciences de la Terre et plus particulièrement la minéralogie, car les minéraux font partie du patrimoine humain, et de ce fait il est important de participer à la sauvegarde de ces témoins de l’évolution de la Terre. De nombreux minéraux proviennent de mines en exploitation et grâce à l’intérêt de collectionneurs pour ces échantillons, ceux-ci sont sauvegardés sinon ils finiraient dans les concasseurs. Quel dommage. D’autres minéraux sont récoltés par les collectionneurs prospecteurs, et sont de ce fait sauvegardés de la destruction par le gel, l’érosion ou les éboulements.
Objectifs :
Continuer la remise en état de la mine Saint Nicolas entreprise en 1990 (en 20 ans autour de 24000 heures de travail bénévole) avec l’aide et le soutien de la municipalité de Steinbach et de la Communauté des Communes de Cernay et Environs. L’ouverture au public était un de nos buts et elle s’est faite en juillet 2004.
Quelques chiffres liés à ce travail bénévole :
Un local, qui est en cours de réalisation grâce à la Communauté des Communes de Cernay et Environs (C.C.C.E.) qui permettra l’installation d’une collection minéralogique régionale où nous pourrons accueillir le public avant la visite et les scolaires pour des activités liées aux Sciences de la Terre.
Activités :
En dehors de la remise en état de la mine à Steinbach, nous avons de nombreuses activités.
Nous sommes membres et nous participons aux activités de :
Nous avons réalisé un 2ème livre sur les mines de Steinbach “Mines, mineurs et minéralogie au Silberthal “, ce livre est disponible à la Mine lors des visites et chez le président de l’association.
Nous avons réalisé notre propre site Internet “www.kalitroc.com“ où vous pourrez voir, presque en direct, l’avancement de nos travaux à Steinbach ainsi que toutes nos autres activités.
Le cristal - Joyau de la nature - Chef-d’œuvre du chimiste
Exposition temporaire du 22 février 2011 au 10 janvier 2012
à la collection des minéraux de l’UPMC – Sorbonne Universités
4 place Jussieu, 75005 PARIS
tel : 01 44 27 52 88
ouvert tous les sauf les mardi et jours fériés de 13h à 18h
Le monde souterrain recèle de bien surprenants objets. Enfouis dans des cryptes, des fours, des filons, ou des géodes se nichent des cristaux aux formes géométriques presque trop parfaites. Pour le néophyte qui les découvre, elles ne peuvent pas être naturelles. La collection de l’UPMC présente près de 1000 minéraux cristallisés choisis parmi les plus beaux connus.
Pour le scientifique, les cristaux sont un sujet d’étude bien complexe, depuis longtemps. Pour le chimiste, ils constituent la base de la chimie de l’état solide. La fabrication de cristaux est un enjeu tant pour la science que pour l’industrie. L’exposition temporaire, organisée dans le cadre de l’année internationale de la chimie (AIC), présente une introduction au monde cristallisé, plusieurs appareils utilisés et près de 130 réalisations de cristaux. On y trouve des cristaux indispensables dans l’industrie, comme ceux de YAG, GGG et KDP utilisés pour les lasers, ceux de quartz utilisés dans l’horlogerie ou bien ceux de silicium à la base de l’électronique. On y trouve bien d’autres comme les pierres précieuses « synthétiques » : rubis, émeraudes, saphirs et enfin… diamants. L’alchimiste a essayé de transformer le plomb en or, sans succès. Le chimiste a réussi, après plus d’un siècle d’efforts, à transformer le charbon en diamant. Cette exposition témoigne de la complexité et de la beauté du travail des chimistes impliqués dans les cristaux.
Exposition réalisée en collaboration avec l’école normale supérieure (ENS), l’école de chimie de Paris, le laboratoire de la matière condensée de Paris (CMCP) et l’institut de minéralogie et physique des milieux condensée (IMPMC) associé au CNRS.
Coordinateurs : Dr Jean-Claude BOULLIARD, UPMC/IMPMC
Pr Michel QUARTON, UPMC/LCMCP
Comprendre la matière
Durant des siècles, l’homme a cherché à transformer le plomb en or. Il n’y est jamais parvenu. Il a fait mieux.
Il a réussi à transformer le charbon en diamant !
Cette prouesse est le résultat d’une longue quête, celle du chimiste. Elle consiste à comprendre et maîtriser les transformations de la matière. Cette quête a commencé dans l’Antiquité, elle se poursuit, aujourd’hui encore, plus que jamais, dans les laboratoires de chimie.
L’héritage de l’Antiquité : qualités et formes
L’essentiel de la philosophie grecque de la nature a été fondé sur le concept d’élément. Au 5è siècle av. J.-C., Empédocle propose une théorie de la matière basée sur quatre éléments-principes : l’eau, l’air, le feu et la terre. Environ un siècle plus tard, Platon y introduit la géométrie en associant à chaque élément une figure géométrique remarquable, un polyèdre, que l’on appelle maintenant solide platonicien. A l’eau il associe l’icosaèdre (a), à l’air l’octaèdre (b), au feu le tétraèdre (c) et à la terre le cube (d).
Après lui, Aristote décrète que chaque élément est dépositaire de deux des quatre qualités suivantes : l’humide, le sec, le chaud et le froid. Pur produit de l’imagination, la philosophie antique a inspiré durant des siècles les savants qui cherchaient à découvrir les arcanes de la matière minérale.
Le tableau de Mendeleïev : l’alphabet du chimiste
Une chimie basée sur les éléments-qualités, qui insuffleraient leurs propriétés à la matière, permettait d’imaginer beaucoup de discours pour expliquer ce que l’on voyait, sans qu’il soit possible de décider lequel était le bon. Au 18è siècle, grâce notamment aux travaux de Lavoisier (1743-1794), il est apparu que les éléments qui avaient un sens étaient ces corps chimiques purs qui ne peuvent pas être décomposés en corps plus simples. Au cours du 19è siècle, le nombre d’éléments identifiés s’accroît.
Vers 1870, le savant russe Mendeleïev présente les prémices d’un tableau dans lequel il numérote les éléments et les classe selon leurs comportements chimiques. Il met ainsi en évidence des périodicités. Pour peaufiner son tableau, il est obligé d’introduire des cases vides et il prédit que ces cases annoncent la découverte de nouveaux éléments. Ce qui a été confirmé. Certaines familles forment des colonnes dans le tableau. La colonne la plus à gauche, par exemple, est celle des alcalins.
La colonne la plus à droite est celle des gaz rares qui, très peu réactifs, jouent un rôle mineur en chimie. On établit aussi une séparation entre les métaux (à gauche) et les non métaux (à droite). La frontière est formée par les métalloïdes que sont le bore, le silicium, le germanium, l’arsenic, le tellure et le polonium. Aujourd’hui, on connaît 118 éléments, rangés dans le tableau de Mendeleïev. Pour le chimiste, ce tableau constitue une sorte d’alphabet, dont l’utilisation contribue au charme de la chimie de synthèse dans les 3 états de la matière.
Les états de la matière : 3 chapitres de la chimie
Le 19è siècle voit s’expliciter la notion d’état de la matière. Comme un lointain écho de l’Antiquité, chaque état rappelle un élément-principe ancien : l’état gazeux évoque l’air ; l’état liquide, l’eau ; l’état de plasma, le feu ; et enfin, l’état solide, la terre. A chaque état correspond une chimie particulière.
La chimie des gaz a permis de dégager la notion d’atome. C’est la plus petite particule matérielle d’un élément. Ses dimensions sont de l’ordre de 0.0000000001 mètre. La chimie des gaz a aussi défini la molécule qui est un assemblage de plusieurs atomes liés entre eux par des liaisons bien précises.
La chimie des liquides concerne notamment l’eau et sa capacité extraordinaire de dissoudre un grand nombre de corps. Les atomes et molécules dissous peuvent présenter une charge électrique excédentaire ou déficitaire : on parle alors d’ions. Les acides (sources d’ions H3O+) et les bases (sources d’ions OH-) jouent un rôle considérable dans la chimie en solution.
Le plasma désigne un gaz ou un mélange gazeux plus ou moins ionisé. Le feu est un plasma. Dans l’univers, c’est l’état le plus commun, sur notre planète l’ionosphère est un plasma. Cet état intéresse plutôt le physicien.
Le dernier état, l’état solide, présente de grands intérêts pratiques et économiques car il concerne la majorité des matériaux.
Comprendre la matière à l’état solide
A la découverte du cristal
Depuis que l’homme façonne le métal, il sait que ses propriétés varient selon les traitements qu’il a subis. Il sait aussi que la matière solide adopte parfois des formes géométriques aussi parfaites que celles évoquées par Platon : on trouve des minéraux en forme de cubes, de tétraèdres ou d’octaèdres. Depuis le début du 18è siècle, on appelle ces formes, des cristaux. Les cristaux peuplent le monde souterrain : les mines en ont fourni beaucoup. Les activités humaines produisent aussi des cristaux. Les alchimistes les voyaient apparaître lors de l’évaporation de solutions. Leur origine était bien mystérieuse jusqu’aux travaux de Jean-Baptiste Romé de L’Isle (1736-1790) et de René-Just Haüy (1743-1822). A la fin du 18è siècle, ces savants jettent les bases de la cristallographie. Selon le premier : « il n’est aucune substance qui puisse se soustraire aux lois de la cristallisation ». Selon le second les cristaux sont des empilements réguliers de «molécules intégrantes» identiques. Dès cette époque, deux communautés de savants s’intéressent à la cristallographie : les minéralogistes qui y puisent de quoi caractériser et diagnostiquer les minéraux et les chimistes qui essaient de deviner les formes des particules ultimes (les molécules) à partir des cristaux.
Cristaux moléculaires et cristaux réticulaires
Au 20è siècle, la vision du cristal évolue. Deux grandes familles sont distinguées. La première est celle des cristaux moléculaires qui sont des empilements de molécules qui peuvent exister hors du cristal (la glace par exemple). La seconde est celle des cristaux réticulaires où il n’existe pas de molécule indépendante : le cristal lui-même est une molécule géante dans laquelle on trouve des agencements réguliers (le sel NaCl par exemple). Les cristaux de minéraux sont surtout des cristaux réticulaires.
La cristallochimie
Dans le cristal réticulaire, le chimiste du solide identifie des arrangements locaux d’atomes qui sont de véritables briques élémentaires avec lesquelles il peut concevoir de nouvelles architectures cristallines. Ainsi la grande famille des silicates (70% du manteau terrestre) est basée sur un groupement qui associe un atome central de silicium entouré de 4 atomes d’oxygène, le tout formant un polyèdre : le tétraèdre SiO4. Dans les nésosilicates les tétraèdres sont isolés ; ils ne sont jamais liés à d’autres tétraèdres. Dans les sorosilicates, on a des groupes de deux ou plusieurs tétraèdres, dans les cyclosilicates les tétraèdres se groupent en anneaux, dans les inosilicates en chaînes, dans les phyllosilicates en feuillets et enfin dans les tectosilicates tous les oxygènes sont partagés entre deux tétraèdres.
Le défi des cristaux !
Des objectifs divers
Au 19è siècle, l’obtention de cristaux devient une spécialité des chimistes (français surtout) : Frémy obtient des rubis, Hautefeuille de l’émeraude, Verneuil de grands rubis. Le but ne se limite pas à la production de pierres précieuses ou à la recherche. Les cristaux possèdent des propriétés originales et utiles qui sont d’autant mieux exprimées qu’ils sont parfaits. Cette perfection est rarissime car des défauts perturbent l’arrangement régulier des atomes. Il est donc essentiel (mais difficile) d’obtenir des cristaux de qualité. Ces 50 dernières années, la fabrication de cristaux s’est considérablement développée afin de satisfaire les besoins technologiques: semi-conducteurs (électronique, photovoltaïque), optique (lasers, diodes électroluminescentes), horlogerie, joaillerie, usinage.
Les méthodes de cristallogenèse
Les techniques de croissance cristalline (ou cristallogenèse) se classent en 3 familles : à partir de l’état fondu, à partir d’une solution, par transport chimique.
Croissance à partir de l’état fondu
La méthode Verneuil : Elle consiste en un chalumeau (oxygène-hydrogène) dans lequel circule la poudre de la matière à cristalliser. En traversant la flamme, les grains fondent et se déposent sur un germe que l’on éloigne de la flamme en le faisant tourner sur lui-même, au fur et à mesure de la croissance.
La méthode par tirage de Czochralski : On part d’un bain fondu à une température très proche de la température de fusion. On met un germe froid en contact avec ce bain : une petite quantité de matière se solidifie au contact. On éloigne ensuite ce germe en le tournant sur lui-même. On obtient un cylindre.
La méthode de Kyropoulos : On part d’un bain fondu qu’on laisse refroidir. Lorsque l’on est à la température de fusion ou proche, on plonge un germe qui amorce la cristallisation. Il vaut mieux retirer le cristal formé avant que toute la matière se solidifie !
La méthode de la zone fondue : Un cylindre est parcouru par un système de chauffage local qui entraîne la fusion d’une petite zone qui se déplace verticalement. Cette méthode permet aussi de déplacer les impuretés : c’est aussi une méthode de purification.
La méthode de l’autocreuset : On part d’une poudre compacte dans un creuset que l’on refroidit. Un chauffage par micro-ondes fait fondre la partie centrale du creuset qui cristallisera au cours du refroidissement. On l’utilise pour les matériaux réfractaires.
Croissance à partir d’une solution
Dissolution aqueuse : Les premières expériences, les plus simples, sont réalisées en dissolvant un sel dans de l’eau. A partir d’une certaine quantité dissoute, la dissolution s’arrête : la solution est saturée. Cette quantité dépend de la température. Lors de l’évaporation ou lors du refroidissement de la solution, des cristaux apparaissent. Les meilleurs résultats sont obtenus si l’on met un cristal (un germe) au départ. Il deviendra de plus en plus grand.
Dissolution anhydre (sans eau) : Dans ces méthodes, on dissout le composé dans un bain de matière fondue (que l’on appelle fondant ou flux). On peut ainsi dissoudre, par exemple, de l’alumine dans de l’oxyde de plomb fondu. La plupart des procédés sont similaires à ceux en dissolution aqueuse. Dissolution hydrothermale : Le quartz a posé un problème inédit car à 573°C sa structure change. Toute croissance au-dessus conduit à l’apparition de défauts (macles). Il faut donc opérer en dessous de 573°C. Le « diluant » sauveur est à nouveau l’eau (qui joue un rôle majeur dans la genèse des cristaux naturels). La croissance s’effectue dans des autoclaves avec une zone où l’eau est à 400°C environ et une autre zone moins chaude où les germes croissent. C’est une opération à haut risque car la pression dans les autoclaves est très forte. Les autoclaves peuvent exploser !
Croissance par transport chimique
Transport gazeux : Certains corps ne fondent pas lorsqu’on les chauffe. Ils se transforment directement en gaz que l’on peut ensuite condenser. Dans une enceinte sous vide, le corps est vaporisé et des cristaux apparaissent dans une zone froide située à proximité.
Synthèse CVD (pour Chemical Vapor Deposition): La vaporisation n’est pas toujours aisée. On peut alors utiliser un gaz dont la molécule contient un atome de la matière à cristalliser. En créant un plasma proche du germe ces atomes sont libérés un par un et se fixent sur le germe.
Le diamant : d’un extrême à l’autre
En 1908, le chimiste Le Châtelier pouvait écrire que : « La production du diamant est un problème pour le chimiste moderne, le pendant de la pierre philosophale pour les alchimistes ». Depuis plus d’un siècle on savait que le diamant est du carbone plus dense que le graphite : il y eu beaucoup de tentatives d’obtention. Il faudra encore près de 50 ans pour concevoir des presses permettant d’atteindre les pressions et les températures suffisantes pour que la transformation du graphite en diamant advienne. A l’époque : 100 tonnes/cm2 et 2000°C environ.
A la fin du 20è siècle, des méthodes de croissance plus douces du diamant (par CVD) se développent. Les pressions sont maintenant de l’ordre d’un dixième de la pression atmosphérique ! Seule ombre au tableau : pour faire des bonnes synthèses CVD, il faut de bons germes, et donc sacrifier de bons cristaux qui, naturels, ont beaucoup plus de valeur que les synthétiques.