Voir la source de Mullite

{{Infobox Minéral
| nom       = Mullite
| famille = 9
| image       = Osumilite, thick tabulars with Mullite - Ochtendung, Eifel, Germany.jpg
| taillemage   = 260px
| légende     = Mullite blanche et filamenteuse devant des plaquettes plus épaisses d'[[osumilite]]<br>(Largeur de la photo : 1,5 mm)<br>Trouvé à Wannenköpfe, [[Ochtendung]], [[Eifel]], Allemagne
| formule     = {{Fchim|Al|6|Si|2|O|13}}<br>ou {{Fchim|Al|4+2x|Si|2-2x|O|10-x}} (x ≈ 0,4)
| symboleIMA = Mul<ref>{{Article|langue=en|nom=Warr|prénom=L.N.|date=2021|titre=IMA–CNMNC approved mineral symbols|url=https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/imacnmnc-approved-mineral-symbols/62311F45ED37831D78603C6E6B25EE0A|périodique=Mineralogical Magazine|volume=85|numéro=3 |pages=291–320|doi=10.1180/mgm.2021.43 |bibcode=2021MinM...85..291W |s2cid=235729616 |accès doi=libre}}</ref>
| massemol   = 
| strunz  = {{Strunz|9|A|F|20}}
| Dana = {{Dana|52|2|3|1}}
| système      = [[Système cristallin orthorhombique|Orthorhombique]]
| classe       = Dipyramidale (mmm) <br/>[[Symboles de Hermann-Mauguin|symboles H-M]] : (2/m 2/m 2/m)<br>''Pbnm'', ''Pnnm''
| réseau   = a = 7,5785 Å, <br/>b = 7,6817 Å, <br/>c = 2,8864 Å ;<br>Z = 1
| couleur    = Incolore à rose pale ou gris
| habitus    = Cristaux prismatiques aciculaires
| macle    = 
| clivage    = Bon sur [010]
| cassure    = 
| dureté = 6-7
| réfraction  = n<sub>α</sub> = 1.642 - 1.653<br>n<sub>β</sub> = 1.644 - 1.655<br>n<sub>γ</sub> = 1.654 - 1.679
| biréfringence = Biaxe (+) ;<br>δ = 0,012 - 0,026
| pléochroïsme = 
| angle 2V= 20° à 50° (mesuré)
| dispersion  = visible<br>X = incolore<br>Y = Z = rose pale
| extinction  = 
| fluorescence= 
| absorption  =
| densité = 3,11-3,26 (mesurée)<br>3,17 (calculée)
| tempfusion  = 
| fusibilité  = 
| solubilité  = 
| impuretés = Ti, Fe, Na, K
}}
La '''mullite''' est un [[silicate d'aluminium]]<ref>C. A . Jouenne, op. cit., p. 629.</ref>{{,}}<ref>G. Aliprandi, op. cit., p. 225, 300.</ref>.

La mullite a été décrite en 1924 par N.L. Bowen et J.W. Greig ; la même année, avec E.G. Zeis, ils lui ont donné son nom qui rappelle l'[[Île de Mull]] où elle a été observée pour la première fois.

Ce solide [[Cristal|cristallin]] a été identifié initialement comme un composé [[Stœchiométrie|stœchiométrique]] d'oxyde d'aluminium(III) et d'oxyde de silicium(IV) dont la composition est 3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,2SiO<sub>2</sub> soit en masse, 72 % d'oxyde d'aluminium et 28 % d'oxyde de silicium.

{| class="wikitable sortable centre"
|+ Mullite<ref>Sources des informations :  C. A. Jouenne, op. cit., p. 595 - G. Aliprandi, op.cit., p. 233-235.</ref>
|-----
| ''Famille''
| [[Nésosubsilicate|Subnésosilicate]] (sous-groupe des [[nésosilicate]]s)
|-----
|''Importance''<br /><br />
*Rarement présente à l'état naturel<br /><br />Ci-contre :<br />Cristaux de mullite au mont  Emmelberg, [[Üdersdorf]],<br />[[Daun (Allemagne)|Daun]], monts de l'[[Eifel]]<br />[[Rhénanie-Palatinat]]<br />Allemagne
<br />
* La mullite est très commune dans les produits artificiels
|[[Fichier:Mullite-102483.jpg|thumb|center|upright=1.2|Champ de vision : 4 mm]]
|-----
| ''Formule de composition''
| Composition chimique non constante,<br />généralement 3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,2SiO<sub>2</sub>
|-----
| ''Forme des cristaux''
| Habituellement allongés, de structure [[wikt:aciculaire|aciculaire]]
|-----
|[[Système cristallin]]
|[[Système cristallin orthorhombique|Orthorhombique]]
|-----
| ''[[Dureté Mohs]]''
| 6 - 7,5
|}

== Formation de la mullite ==
=== Formation naturelle ===
La mullite est rare dans la nature, son dépôt naturel le plus important étant celui de l'[[Île de Mull]] où elle s'est formée dans des conditions exceptionnelles, très semblables à celles demandées pour la production de mullite [[artificiel]]le : hautes températures et pressions relativement basses<ref>G. Aliprandi, op. cit., p. 234.</ref>.

=== Production de mullite artificielle ===
Comme indiqué précédemment, cette production nécessite de hautes [[température]]s et des [[pression]]s relativement basses.

Les [[Argile|silicates hydratés]] d'[[aluminium]], les mélanges artificiels d'[[alumine]] et de silice, etc., se transforment en mullite par cuisson à haute température<ref>G. Aliprandi, op. cit., p. 227, 233.</ref>.

Les [[Silicate d'alumine|silicates d'alumine]] anhydres naturels, ''[[sillimanite]]'' ([[Commons:Orthorhombic|orthorhombique]]), ''[[andalousite]]'' (orthorhombique) et ''[[Disthène|kyanite]]'' ([[Commons:Triclinic|triclinique]]), qui répondent à la formule chimique Al<sub>2</sub>SiO<sub>5</sub>, se transforment à haute température en mullite, avec libération de [[Dioxyde de silicium|silice]], selon la réaction irréversible (transformation irréversible, la mullite étant stable à toutes les températures)<ref>C. A. Jouenne, op. cit., p. 206 - G. Aliprandi, op. cit., p. 233.</ref> :

:<math>\mathrm{3\ Al_2SiO_5 \ = \ 3Al_2O_3.2SiO_2 +\ SiO_2}</math>

Les [[creuset]]s de [[Hesse historique|Hesse]], réputés pour leur grande résistance aux agents très réactifs et aux hautes températures, étaient obtenus par chauffage à température élevée d'argile kaolinitique. Les creusets du Moyen Âge tardif retrouvés contiennent de la mullite, qui serait à l'origine de leurs propriétés exceptionnelles<ref>21st century technology cracks alchemists' secret recipe. University College London. Sur le site [http://www.eurekalert.org/pub_releases/2006-11/ucl-2ct112006.php eurekalert.org]</ref>.

== Mullite et [[sillimanite]] ==
La mullite a même structure que la [[sillimanite]] et on peut la considérer comme résultant du remplacement d’un certain nombre d’atomes de silicium Si par des atomes d’aluminium Al. Les [[Spectroscopie infrarouge|spectres IR]] permettent l’identification de la substitution d’atomes de Si par des atomes d’Al, ce remplacement se faisant de manière « [[Interconnexions entre la théorie des probabilités et la statistique|statistique]] ». La sillimanite bien organisée donne des bandes fines qui sont remplacées par des bandes très diffuses dans le cas de la mullite de structure désordonnée<ref>C. A. Jouenne, op. cit., p. 153, 595</ref>.

== Morphologie des cristaux ==
La morphologie [[wikt:aciculaire|aciculaire]] des cristaux (allongés, en forme d'aiguilles ou de bâtonnets) s'explique par la structure de la mullite formée de chaînes d'[[octaèdre]]s AlO<sub>6</sub> et de [[tétraèdre]]s SiO<sub>4</sub> et AlO<sub>4</sub> parallèles à la direction d'allongement<ref>{{pdf}} [[Bulletin de l'union des physiciens]] - {{N°}}790-791 (consacré aux matériaux) - Janv.-Fév. 1997 - Article : '''Matériaux céramiques''' - ''Structure et propriétés'', {{p.}} 187. [http://udppc.asso.fr/bupdoc/consultation/article-bup.php?ID_fiche=6185 Voir l'article] .</ref>.
[[Fichier:Mullite-representation-3D.png|thumb|right|upright=0.75|Structure de la mullite en 3D]]
[[Fichier:Coupes sillimanite et mullite.png|thumb|center|upright=1.5|Coupes de la sillimanite et de la mullite]]
<span style="line-height:16px">&nbsp;<br></span>

== Composition ==
[[Fichier:Silicon-aluminum-oxygen tetrahedron.gif|thumb|right|upright=0.65|Tétraèdre AlO{{ind|4}} ou SiO{{ind|4}}]]
<span style="line-height:20px">&nbsp;<br></span>
La mullite peut présenter des écarts importants, par rapport à la [[stœchiométrie]], sa composition pouvant en effet évoluer entre 3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,2SiO<sub>2</sub> (''mullite 3:2'') et 2Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,SiO<sub>2</sub> (''mullite 2:1'').
En fait c’est une [[solution solide]] de composition Al<sub>2</sub>[Al<sub>2+2x</sub>Si<sub>2-2x</sub>]O<sub>10-x</sub> avec
0,17 ≤ x ≤ 0,5, les différentes stœchiométries étant obtenues par substitution d’atomes Si par des atomes Al dans les ''sites tétraédriques''<ref name=these>{{pdf}} [http://epublications.unilim.fr/theses/2009/esharghawi-ahmed/esharghawi-ahmed.pdf Élaboration de matériaux poreux à base de mullite par procédé SHS], Thèse de doctorat d’Université (2009), p. 5, 6 (vignettes 12, 13).</ref>.

<span style="line-height:100px">&nbsp;<br></span>

== La mullite dans le diagramme de phases silice-alumine ==
[[Fichier: Diagramme-phases-sio2-al2o3.jpg|right|thumb|upright=1.5|[[Diagramme de phase|Diagramme de phases]] du système SiO<sub>2</sub> – Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.]]
La mullite est la [[Phase (thermodynamique)|phase]] la plus importante dans le [[Diagramme de phase|diagramme de phases]] SiO<sub>2</sub> – Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. La cuisson à haute température, sous la pression atmosphérique, des mélanges d'alumine et de silice donne lieu à la formation de mullite. La transformation est irréversible, la mullite étant stable à toutes les températures<ref>G. Aliprandi, op. cit., p. 233.</ref> : elle est donc très répandue dans les produits artificiels (« [[Matériau réfractaire|réfractaires]] [[Sillimanite|sillimanitiques]] »). Néanmoins, elle est rare dans les roches naturelles, qui se sont formées sous des pressions élevées.

Sur le diagramme<ref>Le diagramme présenté ici est celui établi par Bowen et Greig (cf. C. A. Jouenne, op. cit., p. 95).</ref>, la mullite de composition déterminée 3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,2SiO<sub>2</sub> apparaît sous la forme d’une '''phase intermédiaire'''<ref>Voir Jean P. Mercier et al., op. cit., p. 221, 222 et fig. 8.21 p. 223.</ref> à l’abscisse 72 % (en masse) d’Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. Cette mullite, désignée sous le nom de « mullite ''composé chimiquement défini'' » ('''mullite&nbsp;ccd''')<ref>Voir par exemple le sujet {{pdf}} du [http://physiqueensti.free.fr/IMG/pdf/Gmat_1997.pdf Baccalauréat Technologique – section Génie des Matériaux (session 1997)]. On a affaire à un '''ccd''' chaque fois que le ''point d'intersection'' d'une ''branche verticale'' du [[Solidus (diagramme de phases)|solidus]] avec le [[liquidus]] est à un ''maximum'' du [[liquidus]] (cf. G. Hilly, C. Chaussin, op. cit., p. 40, 41) ; coordonnées du point d'intersection sur le diagramme présenté : (72 % Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 1850 °C).</ref>, est, avec la silice SiO<sub>2</sub>, le constituant des solides ({{Page h'|Alliage (homonymie)|alliage}}s [[Céramique technique|céramiques]]<ref>Jean P. Mercier et al., op. cit., p. 225, 226.</ref>) obtenus dans la partie gauche du diagramme (de 0 à 72 % en masse d’alumine). Dans la partie droite du diagramme, la petite '''ligne oblique''' en haut du diagramme (portion du [[Solidus (diagramme de phases)|solidus]] comprise entre 1850 et 1840 °C et entre 72 et environ 74 % Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) caractérise, en dessous d’elle, la zone d’existence d’un solide appelé [[solution solide]]. Cette solution solide, ''de composition variable'', désignée sous le nom de « mullite ''solution solide'' » ('''mullite&nbsp;s.s.'''), est la '''phase intermédiaire''' de la partie droite du diagramme ; elle est, avec l’alumine Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, le constituant des alliages céramiques obtenus dans cette partie du diagramme<ref>Cette façon de décomposer les diagrammes de phases complexes en une suite de diagrammes plus simples les rend beaucoup plus faciles à analyser (Jean P. Mercier et al., op. cit., p. 222). Ici, le diagramme a été décomposé en deux diagrammes à [[eutectique]] : 0 - 72 % Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> et 72 - 100 % Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> (diagrammes type plomb-étain : voir [[v:Introduction à la science des matériaux/Diagrammes binaires#Diagramme à miscibilité partielle|Introduction à la science des matériaux : Diagrammes binaires et transformations de phase]] sur [[Wikiversité]]).</ref>.

== Notes et références ==
{{références}}

== Voir aussi ==
=== Bibliographie ===
* C. A. Jouenne, ''Traité de Céramiques et Matériaux Minéraux'', Éditions Septima, Paris,1990.
* G. Aliprandi, ''Matériaux réfractaires et céramiques techniques'', Éditions Septima, Paris,1979, Réimpression : {{date-|décembre 1989}}.
* Jean P. Mercier, Gérald Zambelli, Wilfried Kurz, ''Traité des matériaux, Vol.1 - Introduction à la science des matériaux'', {{3e}} éd., [[Presses polytechniques et universitaires romandes]], 1999 {{ISBN|2-88074-402-4}}.
* G. Hilly, C. Chaussin, ''Cours de métallurgie'', {{6e}} éd., [[Éditions Dunod]], 1975 {{ISBN|2-04-007195-4}}.

=== Liens externes ===
* {{en}} [http://elements.geoscienceworld.org/cgi/reprint/6/4/271.pdf Nice day out for a material scientist]
* {{Lien web|langue=en|url=https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Mullite |titre=Mullite|site=Mineralienatlas}}
* {{Lien web|langue=en|url=https://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/mullite.pdf |titre=Mullite|site=Handbook of Mineralogy}}
* {{Lien web|langue=en|url=https://www.mindat.org/min-2806.html |titre=Mullite|site=Mindat}}
* {{Lien web|langue=en|url=https://webmineral.com/data/Mullite.shtml |titre=Mullite|site=Webmineral}}

{{portail|minéraux et roches|chimie}}

[[Catégorie:Nésosubsilicate]]
[[Catégorie:Aluminosilicate]]
[[Catégorie:Matériau céramique]]
[[Catégorie:Matériau réfractaire]]
[[Catégorie:Minéral orthorhombique]]
[[Catégorie:Minéral nommé d'après un lieu]]