Question d'origine :
MMme l. Directeur(e)
pour le p’tit déj, à la maison, j’utilise un bol en grès ( ?), qui libère une jolie sonorité, du tranchant de la cuiller.
C’st un matériau dur.
De même que le granit, la porcelaine... parmi d’autres
Quelles sont les natures chimiques de ces roches (je suis chimiste) ?
Merci d’avance.
Chardon Boréal
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 12/02/2015 à 09h25
Bonjour,
Vous recherchez les compositions chimiques des matériaux céramiques (grès, porcelaine ...)
Le grès est un matériau céramique caractérisé par une très grande dureté et une excellente résistance aux agressions chimiques ou climatiques.
Le terme générique de céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en terre qui ont subi une transformation physico-chimique irréversible au cours d’une cuisson à température plus ou moins élevée.
La céramique possède des caractéristiques très différentes selon la nature de ses composants et la température de cuisson. On distingue plusieurs catégories de céramiques : des poteries, des terres vernissées, des poteries siliceuses, des grès, des faïences, des porcelaines tendres ou dures...
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Il s'agit d'une céramique à pâte imperméable car vitrifiée dans la masse en raison de la présence, dans la pâte, de silice, d'argile et de diverses impuretés, qui subit une cuisson à température élevée (vers 1 150° C). L'enduit imperméable n'est donc pas nécessaire, même s'il est fréquent. Il prend le nom de « couverte » et non plus « glaçure », lorsqu'il est cuit en même temps que la pâte, donc à haute température.
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La porcelaine se caractérise par la blancheur de sa pâte et souvent par l'emploi d'une couverte transparente. On reconnaît une porcelaine à sa translucidité. Il existe divers procédés de fabrication pour obtenir une céramique à la fois blanche et translucide dont les principaux donnent la porcelaine tendre et la porcelaine dure.
La porcelaine dure est composée de matières minérales naturelles que sont le kaolin, le quartz et le feldspath ; elle est translucide et vitrifiée dans la masse. Le kaolin, qui est une argile primaire très réfractaire de couleur blanche, a son point de fusion à 1 800° C, grâce à un fondant (calcaire, feldspath ou phosphate de chaux), ce point de fusion est abaissé et la porcelaine est vitrifiée entre 1 300° et 1 450° C.
Lorsqu'elle est revêtue d'une couverte, dans un but décoratif, la nature chimique de la couverte est semblable à celle de la pâte, elle est simplement plus riche en fondant, pour une affinité parfaite.
La porcelaine tendre - ou porcelaine sans kaolin - fut la première céramique utilisée à la Manufacture de Vincennes-Sèvres. Celle-ci est faite d'un mélange très complexe composé de marnes calcaires blanches, de sable et de fondant auquel s'ajoute une « fritte », faite de silice et de fondant. L'ensemble cuit vers 1 200° C, la pâte ainsi vitrifiée est translucide et blanche. Elle est dite « tendre » car elle se raye à l'acier.
(Extrait de la Cité de la céramique - Sèvres)
D’origine très ancienne, leurs composants sont essentiellement de multiples oxydes et hydroxydes naturels :
– L’argile (alumino-silicate hydraté Al2Si2O5(OH)4) est le constituant de base sous forme de micro-cristaux en feuillets accolés par interposition de films d’eau. Elle apporte l’aptitude au formage en pâte plastique à saturation d’eau, et perd cette eau au séchage et à la cuisson.
– La silice, sous forme de petites particules de quartz cristallin, stables pendant la cuisson, limite le retrait de frittage.
– Les feldspaths ou fondants, donnent à la cuisson une phase vitreuse à bas point de fusion, qui cimente les particules de quartz et d’argile et diminue la porosité de frittage.
Leur structure est donc complexe, comprenant plusieurs phases cristallines et vitreuses en proportions variables selon la composition et la température de cuisson. Après hydratation et formage plastique, leur mise en œuvre comporte un séchage (perte de l’eau liquide interposée entre les particules), puis une cuisson au cours de laquelle s’effectuent la céramisation, déshydratation irréversible (perte de l’eau de constitution chimique des alumino-silicates), puis le frittage.
(Extrait de Aide mémoire science des matériaux)
Et pour aller plus loin, vous pouvez consulter les documents suivants :
- Dictionnaire des roches et minéraux
- Dictionnaire encyclopédique des sciences des matériaux
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