Enseignement scientifique · Première · Contrôle n°1

Des édifices ordonnés : les cristaux

60 minutes noté sur 205 exercices

Un contrôle d'enseignement scientifique de 60 minutes sur les cristaux : ce qui définit un cristal, le partage des atomes entre mailles voisines, la compacité des deux structures cubiques, et ce que la taille des cristaux dit de l'histoire d'une roche. Vingt points, barème détaillé, et une correction qui dit pourquoi à chaque question.

Imprimer le contrôle

Deux PDF à imprimer, sur papier A4. Gratuit, sans inscription.

Avant de commencer

  • Attribuer un huitième par sommet, une moitié par face, un entier au centre.
  • Un cristal se définit par la périodicité, non par l’apparence.
  • Une compacité est un rapport de volumes : sans unité, toujours inférieure à 1.
  • Le verre est amorphe : ses atomes sont figés sans arrangement périodique.
  • Le partage des atomes n’est pas une subtilité : c’est le calcul lui-même.
  • Un refroidissement lent laisse le temps aux cristaux de grossir.

Exercice 1 — Maille et motif

4 pts · 11 min

Définir maille, motif et cristal

Réponds à chaque question.

  1. 1.Qu’est-ce que le motif, et qu’est-ce que la maille ?

    1 pt
    Voir la correction

    Le motif est le groupe d’atomes qui se répète ; la maille est le plus petit volume dont la répétition par translation engendre tout le cristal.

    Le réseau est l’ensemble des positions ainsi obtenues.

  2. 2.Que suffit-il de décrire pour décrire un cristal ?

    1 pt
    Voir la correction

    Une maille et un motif.

    Le reste s’en déduit par répétition, sans autre information.

  3. 3.Qu’est-ce qui définit un cristal ?

    1 pt
    Voir la correction

    La répétition régulière d’un motif, non sa beauté ni sa dureté.

    Le sel de table en est un sans être ni beau ni rare.

  4. 4.Qu’est-ce qu’une matière amorphe, et quel exemple en donner ?

    1 pt
    Voir la correction

    Une matière dépourvue d’ordre à grande distance ; le verre en est un exemple.

    Ses atomes sont figés sans arrangement périodique.

Exercice 2 — Compter les atomes

5 pts · 14 min

Dénombrer les atomes d'une maille

Réponds à chaque question.

  1. 1.Entre combien de mailles un atome placé à un sommet est-il partagé ?

    1 pt
    Voir la correction

    Entre huit.

    Il compte donc pour un huitième dans chaque maille.

  2. 2.Entre combien de mailles un atome placé sur une face est-il partagé ?

    1 pt
    Voir la correction

    Entre deux.

    Il compte donc pour une moitié.

  3. 3.Combien comptent les huit sommets d’une maille cubique à faces centrées ?

    1 pt
    Voir la correction

    Un atome au total.

    Huit huitièmes font un entier.

  4. 4.Combien comptent ses six faces ?

    1 pt
    Voir la correction

    Trois atomes au total.

    Six moitiés font trois entiers.

  5. 5.Combien d’atomes une maille cubique à faces centrées contient-elle donc ?

    1 pt
    Voir la correction

    Quatre.

    On additionne l’atome des sommets et les trois des faces.

Exercice 3 — La compacité

4 pts · 11 min

Définir et comparer des compacités

Réponds à chaque question.

  1. 1.Qu’est-ce que la compacité ?

    1 pt
    Voir la correction

    La fraction du volume de la maille réellement occupée par les atomes, ceux-ci étant assimilés à des sphères.

    C’est un rapport de volumes : sans unité, toujours inférieur à 1.

  2. 2.Où les atomes se touchent-ils dans une structure cubique simple, et que vaut sa compacité ?

    1 pt
    Voir la correction

    Le long de l’arête ; sa compacité vaut environ 0,52.

    L’arête vaut deux rayons et la maille contient un atome.

  3. 3.Où se touchent-ils dans une structure cubique à faces centrées, et que vaut sa compacité ?

    1 pt
    Voir la correction

    Le long de la diagonale d’une face ; sa compacité vaut environ 0,74.

    La maille en contient quatre, ce qui resserre nettement l’empilement.

  4. 4.Que représente cette valeur de 0,74 ?

    1 pt
    Voir la correction

    L’empilement le plus dense possible pour des sphères identiques.

    Aucun arrangement ne fait mieux avec des sphères de même rayon.

Exercice 4 — Minéraux et roches

4 pts · 13 min

Relier cristaux et roches

Réponds à chaque question.

  1. 1.Qu’est-ce qu’un minéral, et qu’est-ce qu’une roche ?

    1 pt
    Voir la correction

    Un minéral est un solide naturel, de composition chimique définie et d’organisation cristalline ; une roche est un assemblage de tels minéraux.

    Un minéral répond donc à la définition du cristal : un motif répété.

  2. 2.Que produit un refroidissement lent en profondeur ?

    1 pt
    Voir la correction

    De gros cristaux : le temps de grossir leur est laissé.

    La taille des cristaux renseigne sur l’histoire de la roche.

  3. 3.Que produit un refroidissement rapide en surface ?

    1 pt
    Voir la correction

    De très petits cristaux, voire un verre volcanique amorphe.

    Le temps manque pour que les cristaux se développent.

  4. 4.Le vivant cristallise-t-il, et de quelle façon ?

    1 pt
    Voir la correction

    Oui : les coquilles et les squelettes calcaires sont bâtis sur des cristaux de carbonate de calcium.

    La cristallisation n’est donc pas réservée au monde minéral.

Exercice 5 — Trouve l'erreur

3 pts · 11 min

Repérer une erreur et la corriger

Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.

  1. 1.« Le verre est un cristal, puisqu’il est dur et transparent. »

    1 pt
    Voir la correction

    Le verre est amorphe : ses atomes sont figés sans arrangement périodique.

    Un cristal se définit par la répétition régulière d’un motif.

  2. 2.« Une maille cubique dont les huit sommets portent un atome contient huit atomes. »

    1 pt
    Voir la correction

    Elle en contient un : chaque atome de sommet est partagé entre huit mailles.

    Le résultat serait huit fois trop grand.

  3. 3.« Cette roche a de très gros cristaux : elle a refroidi rapidement en surface. »

    1 pt
    Voir la correction

    De gros cristaux signalent un refroidissement lent en profondeur.

    Un refroidissement rapide donne de très petits cristaux, voire un verre.

Barème — ce que le correcteur regarde

Les lignes chiffrées couvrent les 5 exercices et totalisent 20 points.

Ex.1Maille, motif, réseau

4 points — 1 par question

Point perdu si : Un cristal défini par sa dureté ou sa beauté.

Ex.2Compter les atomes d’une maille

5 points — 1 par question

Point perdu si : Un atome de sommet compté en entier.

Ex.3La compacité

4 points — 1 par question

Point perdu si : Une compacité supérieure à 1.

Ex.4Minéraux et roches

4 points — 1 par question

Point perdu si : La taille des cristaux détachée de la vitesse de refroidissement.

Ex.5L’erreur repérée, et la réponse juste donnée

3 points — 1 par ligne

Point perdu si : Une correction qui laisse le comptage faux.

Et maintenant ?

16 à 20
Le chapitre est acquis. Entraîne-toi maintenant à calculer en cinq temps : le dénombrement avec les partages, l'arête en fonction du rayon, les deux volumes, le rapport, et le contrôle de l'ordre de grandeur.
10 à 15
Refais l'exercice 2 en écrivant chaque contribution séparément : les sommets, puis les faces, puis le centre.
moins de 10
Reprends la fiche de cours et retiens ce qui fait un cristal : la répétition régulière d'un motif dans les trois directions de l'espace.

Les autres contrôles d'enseignement scientifique Première

Toutes les évaluations d'enseignement scientifique Première

Programme d'enseignement scientifique de première générale — BO 2023 n°25 — MENE2312806A · Contrôle rédigé pour ProgresSchool, version 2026.1.