Chap. 3.1 : liaison ionique et solides cristallins

Question 1

Analyse d’une liaison : A et B sont identiques

Answer 1

Alors ils ont le même X.
Le nuage électronique est parfaitement symétrique, partagé entre les deux atomes.

⇒ La liaison est parfaitement covalente

Question 2

Analyse d’une liaison : A et B sont différents, et X(B) > X(A)

Answer 2

Probabilité de présence du doublet plus forte autour de B : nuage électronique dissymétrique. Formation d’un pôle + et d’un pôle -, la liaison est polarisée.
Caractère ionique < 100%

Question 3

Analyse d’une liaison : A et B sont différents X(B)&raquo_space; X(A)

Answer 3

Le doublet reste localisé autour de B.
Comme si A avait perdu un électron (devient donc un cation) et B gagné un électron (devient donc anion).

Ce n’est donc plus une liaison chimique, car pas de formation de molécule.

En raison de la formation du cation et de l’anion, il s’agit désormais d’une attraction électrostatique entre les deux.

Question 4

Causes et Conséquences de l’attraction électrostatique entre le cation et l’anion ?

Answer 4

Anion cherche à s’entourer de cations et le cation cherche à s’entourer d’anions.
–> formation d’un cristal ionique

Question 5

Qu’est ce qu’un cristal ionique ?

Answer 5

Formation d’un système tridimensionnel, dans lequel anions et cations se touchent tangentiellement

Question 6

Condition de stabilité du réseau cristallin ?

Answer 6

Stabilité tant qu’il n’y a pas de contact entre anions et anions ou cations et cations : la répulsion fait s’écrouler le réseau.

Question 7

Qu’est ce que l’énergie réticulaire d’un cristal ionique ?

Answer 7

L’énergie de liaison entre cations et anions au sein du cristal.

Energie de formation du solide ionique à partir de ses ions gazeux.

Energie libérée en ramenant les ions libres, initialement situés à distance infinie, dans le cristal solide

Question 8

Equation de l’énergie réticulaire ?

Answer 8

C+(g) + A-(g) ➙ CA(s)
Signe : Er «<0 puisqu’on passe d’espèces libres = agitées à une molécule stable donc peu d’énergie.

Question 9

Détermination expérimentale de l’énergie réticulaire ?

Answer 9

On peut la déterminer indirectement à partir de la somme d’autres formes d’énergies : ionisation, affinité, changement d’état, entropie.

= Cycle de Born-Haber

Question 10

Quels sont les deux types de solide ?

Answer 10

• solides amorphes
• solides cristallins

Question 11

Quelles sont les caractéristiques d’un solide cristallin ?

Answer 11

• structure ordonnée
• une température de fusion définie = une discontinuité des propriétés lors des changements d’états physiques.
  Le changement d’état se fait à T° constante.

Question 12

Quelles sont les caractéristiques d’un solide amorphe ?

Answer 12

• structure désordonnée
• pas de Tf définie : lors d’un changement d’état, passe par une phase pâteuse.

Question 13

Maille élémentaire ?

Answer 13

Plus petite maille permettant de reconstituer le réseau par répétition périodique dans l’espace 3D.

Ses propriétés sont généralisables à tout le cristal.

Question 14

Combien existe-t-il de systèmes cristallins ?

Answer 14

7.
Définissent ensuite 14 réseaux de Bravais

Question 15

Répartition des particules : simple/primitive :

Answer 15

Particule à chaque sommet de la forme

Question 16

Répartition des particules : Centrée

Answer 16

Particule à chaque sommet + au centre de la forme

Question 17

Répartition des particules : à bases centrées

Answer 17

Particule à chaque sommet + au centre de deux faces.

Question 18

Répartition des particules : à faces centrées

Answer 18

Particule à chaque sommet + au centre de chaque face

Question 19

Répartition des particules : hexagonale compacte

Answer 19

Particule a chaque sommet de la forme hexagonale, au centre des deux bases + plan “intermédiaire” : 6 particules.

Question 20

Quels sont les réseaux les plus fréquents ?

Answer 20

Cubique centré, cubique à bases centrées, CFC, et HC

Question 21

Par quoi est imposée la structure cristalline des composés ioniques ?

Answer 21

Deux critères :
- Neutralité électronique du cristal : autant de charges + que de charges -
- La taille relative des ions (car si ion central trop petit, risque que des ions similaires se touchent)

Question 22

Quels sont les ions qui font la loi ?

Answer 22

Les plus gros (anions en général). Imposent le type d’empilement. Les ions les plus petits (cations en général) se placent dans les interstices.

On a toujours : rc < ra

Question 23

Stratégie et positions des ions dans le solide cristallin ?

Answer 23

But des ions : s’entourer d’un nb aussi grand que possible d’ions de signe opposé.

Les anions sont obligatoirement en tangence mixte avec les cations.

La tangence entre les anions qui entourent le cations n’est pas permise.

Question 24

Qu’est-ce que la coordinence d’un ion ?

Answer 24

Le nb d’ions de signes opposés qui lui sont tangents.
On note son indice de coordination IC.

Question 25

Deux propriétés sur IC ?

Answer 25

• • le cation est gros, + on peut mettre d’anions tangents, et + IC est grand
• Si le composé ionique est simple : AB, alors la IC(A) = IC(B)

Question 26

Lien entre rayon et coordinence ?

Answer 26

Le rayon d’un atome augmente légèrement avec la coordinence

Question 27

Condition limite de la structure ?

Answer 27

Si les anions deviennent tangents entre eux, on parle de double tangence : c’est le remplissage limite de la maille.

On a atteint la compacité maximum de la structure pour la coordinence envisagée.
C’est la condition limite pour la structure.

Question 28

Groupement formulaire ?

Answer 28

Paire CA

Question 29

Multiplicité d’une maille ?

Answer 29

Notée Z.
Nb de groupement formulaires CA dans la maille.

Question 30

Compacité d’une maille ?

Answer 30

Rapport du volume occupé par les ions (ne pas oublier de séparer anions et cations et de multiplier par le nb de chaque) sur le volume de la maille

Question 31

Volume d’un cube ?

Answer 31

a³

Question 32

Volume d’une sphère ?

Answer 32

(4/3) π r³

Question 33

Compacité maximale ?

Answer 33

la compacité lors du remplissage maximum; c’est-à-dire quand on atteint la limite de la structure.

Question 34

Masse d’une maille ?

Answer 34

Z x m(CA)
avec Z la multiplicité de maille