Un cristal est un arrangement qui se répète : un réseau (la grille de points mathématiques , avec des entiers ) décoré par un motif (l’atome ou le groupe accroché identiquement à chaque point). Le parallélépipède engendré par est une maille ; son arête est le paramètre de maille, quelques . Trois empilements cubiques portent l’essentiel de ce cours : le cubique simple (points aux coins du cube — rare : un atome par maille) ; le cubique centré (cc : coins centre, 2 atomes par maille — fer, chrome) ; le cubique à faces centrées (cfc : coins centres des faces, 4 atomes par maille — cuivre, aluminium, argent, or : l’empilement cubique le plus dense, qui remplit 74 % de l’espace). Le diamant est cfc avec un motif à deux atomes ; le sel gemme est cfc avec une paire Na–Cl.
Exemples
Exemple 23.2 (Peser une maille)
Le cuivre est cfc avec . Sa maille contient 4 atomes de masse molaire , donc
la valeur des tables. Prise à l’envers, la même arithmétique transforme un mesuré et une densité de paillasse en — la voie par laquelle les rayons X ont compté les atomes pour la première fois (Exercice 23.6).