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Émeraude brute
Un minéral est une substance normalement inorganique, plus rarement organique, formée naturellement ou synthétisée artificiellement, définie par sa composition chimique et l'agencement de ses atomes selon une périodicité et une symétrie précises qui se reflètent dans le groupe d'espace et dans le système cristallin du minéral.

Les gemmes sont des minéraux remarquables, notamment par leur durabilité ; brutes, polies ou taillées, elles font l'objet d'un commerce important. Elles sont étudiées en gemmologie et, bien sûr, il y a des recoupements avec la minéralogie.

Les roches sont des matériaux solides ou liquides constitutifs de la croûte terrestre ou de celle des planètes. Elles sont composées de minéraux et sont étudiées en détails par la pétrographie. Celle-ci se distingue de la pétrologie, discipline mettant l'accent sur les phénomènes de genèse, mise en place et altération des roches décrites statiquement par ailleurs.

Les minéraux présentant de beaux cristaux, certaines roches, ainsi que les fossiles bien conservés (qui ne sont pas traités ici, mais en paléontologie), sont appréciés des collectionneurs.

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Forstérite (Mg2SiO4), isomorphe de la fayalite (Fe2SiO4)

En chimie du solide, l'isomorphisme ou isomorphotropie est la faculté de composés différents de cristalliser avec des mailles de même symétrie et dont les paramètres sont proches, ce qui leur permet de former des cristaux mixtes. Dans le cas des minéraux, une substitution isomorphe peut concerner le remplacement d'un cation par un autre de charge différente.

La loi de l'isomorphisme fut découverte par Eilhard Mitscherlich en 1819. Ses investigations, en 1826, sur les deux formes cristallines du soufre le conduisent à constater, par analogie, que la calcite et l’aragonite ont la même formule chimique, pas la même forme cristalline, et donc qu’il s’agit de polymorphisme  : c’est le nom qu’il donne à cette propriété de certains cristaux.

L’isomorphisme est classé en quatre espèces :

  • les deux composés ont une formule chimique très proche, le même nombre d'atomes et la même valence entre atomes correspondants ;
  • les ions ont un rayon ionique proche mais une valence qui diffère d'une unité. La neutralité électrique est obtenue par remplacements couplés ;
  • la variation de la charge d'une position atomique suite au remplacement d'un ion par un autre est compensée par un deuxième remplacement mobilisant des ions de charge opposée ;
  • remplacement couplé ion - lacune.
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