Chapitre 17 : Structure Microscopiques Et Propriétés Physiques Des Solides

Question 1

Définir les deux différents types de solides

Answer 1

Question 2

Qu’appelle-t-on variétés allotropiques et semi-cristallins ?

Answer 2

Question 3

Définir un cristal parfait

Answer 3

Question 4

Pourquoi parle-t-on de solides polycristallin ?

Answer 4

Question 5

Qu’appelle-t-on «réseau» et «noeud du réseau»

Answer 5

Question 6

Qu’appelle-t-on «maille»

Answer 6

Question 7

Qu’appelle-t-on «motif» et «structure cristalline» ?

Answer 7

Question 8

Qu’est-ce que la structure cubique à face centrée ? À quoi faut-il faire attention ?

Answer 8

Il n’y a pas d’atome au centre : au centre, tous les atomes de toutes les faces se touchent presque

Question 9

Qu’appelle-t-on coordinence ?

Answer 9

C’est le nombre de plus proches voisins d’un atome dans une structure cristalline

Question 10

Que vaut la coordinence dans une structure cubique à face centrée ? Justif

Answer 10

Il en touche 4 à son niveau, 4 au-dessus, 4 en-dessous OU il en touche 4 en carré selon chaque plan

Coordinence de [12]

Question 11

Qu’appelle-t-on «population» d’une maille ? Comment l’appelle-t-on également ?

Answer 11

C’est le nombre d’atomes qu’elle contient. On l’appelle également multiplicité.

Question 12

Donner, en justifiant, la population d’une maille cubique à face centrée

Answer 12

Question 13

Qu’appelle-t-on «compacité» ?

Answer 13

C’est le pourcentage volumique occupé par des atomes

Question 14

Que vaut la compacité d’une structure cubique à face centrée ? Justif

Answer 14

Question 15

Comment calculer les longueurs des diagonales etc en cristallographie ?

Answer 15

Lorsque ce n’est pas évident, utiliser pythagore

Question 16

Comment déterminer la masse volumique d’un cristal ?

Answer 16

Question 17

Quel est l’ordre de grandeur des masses volumiques des métaux ?

Answer 17

1 à 20 kg.L-1

Question 18

Qu’appelle-t-on «sites interstitiels» ? Quels sont les différents types ?

Answer 18

Question 19

La structure hexagonale centrée (pas au programme), que vaut sa compacité et sa population ?

Answer 19

Question 20

Définir un site interstitiel octaédrique, où et combien y en a-t-il dans une maille cubique à face centrée ?

Answer 20

Question 21

Qu’appelle-t-on «habilité» d’un site interstitiel ?

Answer 21

C’est le rayon maximal d’un atome que l’on pourrait insérer dans ce site

Question 22

Calculer l’habilité d’un site interstitiel octaédrique d’une maille cubique à face centrée en fonction de R

Answer 22

Question 23

Définir un site interstitiel tétraédrique, où et combien y en a-t-il dans une maille cubique à face centrée ?

Answer 23

Question 24

Calculer l’habilité d’un site interstitiel tétraédrique d’une maille cubique à face centrée

Answer 24

Question 25

Quels sont les plus petits entre les sites tétraédriques et octaédriques ?

Answer 25

Les sites tétraédriques sont plus petits que les sites octaédriques

Question 26

Où sont les métaux dans le tableau périodique ?

Answer 26

Question 27

Que peut-on dire des métaux : masse volumique ? Propriétés physiques ? Propriétés électriques ? Propriétés optiques ?

Answer 27

Question 28

Qu’est-ce que le modèle microscopique de la liaison métallique ? Dans un solide métallique

Answer 28

Question 29

Quelles sont les quatre caractéristiques d’une liaison métallique ? Expliquer alors les propriétés des métaux

Answer 29

Question 30

Comment évolue le rayon métallique dans le tableau périodique ? Quel est son ordre de grandeur ?

Answer 30

Question 31

Quelles sont les différentes structures cristallines que l’on peut retrouver chez les métaux ?

Answer 31

Question 32

Qu’appelle-t-on « alliage », quel est son intérêt ?

Answer 32

Question 33

Qu’appelle-t-on « alliage de substitution » ? À quelle condition peut-on l’observer ?

Answer 33

Question 34

Qu’appelle-t-on « alliage d’insertion » ? A quelle condition peut-on l’observer ?

Answer 34

Question 35

Qu’appelle-t-on « cristal covalent » ? Que vaut alors le rayon covalent ? Avec quels atomes en rencontre-t-on ?

Answer 35

Donc partout sauf chez les métaux

Question 36

Quelles sont les trois caractéristiques principales des cristaux covalent ?

Answer 36

Question 37

Donner le modèle VSEPR du diamant en justifiant

Answer 37

Chaque carbone est relié à quatre autres atomes de carbones, il est donc AX4E0 et sa géométrie est tétraédrique

Question 38

Donner un ordre de grandeur l’énergie de liaison des atomes de carbone dans le diamant

Answer 38

≈ 350 kJ.mol-1

Question 39

Justifier microscopiquement les propriétés macroscopiques du diamant

Answer 39

Question 40

Justifier la population et la coordinence dans le diamant

Answer 40

Question 41

Déterminer la taille d’une arrête a d’une maille de diamant, sachant que la longueur de liaison C-C vaut l=154,5 pm

Answer 41

Question 42

Quelle est la structure du diamant ?

Answer 42

Cubique à face centrée, avec un site interstitiel octaédrique sur deux occupé.

Question 43

Comment est la compacité du diamant par rapport à un cubique à face centrée ?

Answer 43

A peu près deux fois plus petite

Question 44

Donner un ordre de grandeur de la masse volumique du diamant

Answer 44

≈ 3,5 kg.L-1

Question 45

Quelle est la structure du graphite ?

Answer 45

Question 46

Expliquer microscopiquement les propriétés macroscopiques du graphite

Answer 46

Question 47

Qu’appelle-t-on « cristal moléculaire » ? Définir le rayon de Van Der Waals, donner un ordre de grandeur et dire comment il évolue dans le tableau périodique

Answer 47

Question 48

Quelles sont les caractéristiques des cristaux moléculaires ?

Answer 48

Question 49

Définir un cristal ionique

Answer 49

Question 50

Quelles sont les propriétés physiques des cristaux ioniques ?

Answer 50

Question 51

Justifier microscopiquement

Answer 51

Question 52

Comment se calculent les rayons ioniques des ions ?

Answer 52

Question 53

Comparer le rayon d’un cation à celui de son atome ? De même pour un anion ? Comment les rayons ioniques évoluent-ils dans le tableau périodique ?

Answer 53

Question 54

Comment modélise-on un cristal ionique ?

Answer 54

Comme un réseau d’anions (plus gros que les cations) dont certains sites interstitiels sont remplis par des cations

Question 55

Quelles sont les deux interactions qui assurent la cohésion d’un solide ionique ? Quand la stabilité maximale est-elle obtenue ?

Answer 55

La stabilité maximale est obtenue lorsqu’il y a tangence entre anions et cations, tout en évitant impérativement la tangence entre anions

Question 56

Qu’est-ce que le critère de stabilité d’un cristal ionique ?

Answer 56

On regarde l’endroit où la tangence anion-anion est la plus susceptible d’arriver, on a donc une inégalité de distance (r- en fonction de a, puis on exprime a en fonction de r- et r+) à respecter pour que le cristal soit stable

Question 57

Si on a un corps simple, comment savoir quel type de cristal il va former ?

Answer 57

Question 58

Si on a un composé binaire, comment savoir quel type de cristal il va former ?

Answer 58

Question 59

A quoi faut-il faire attention pour la coordinence pour un solide présentant au moins deux types d’atomes ?

Answer 59

Question 60

Qu’appelle-t-on un empilement « compact » ?

Answer 60

Si la compacité vaut à peu près 0,74

Question 61

Comment trancher pour savoir si l’alliage qui se fait est un alliage par substitution ou insertion ? À quoi faut-il faire attention ?

Answer 61

Question 62

A quoi faut-il faire attention lorsqu’on fait un dessin en cristallographie ?

Answer 62

Il faut faire attention à faire : - Un gros dessin - À la règle - Un petit motif - Aucune géométrie particulière

Question 63

Comment exprimer R en fonction de a ?

Answer 63

On cherche le contact entre deux sphères

Question 64

Comment se note la coordinence ?

Answer 64

[.], [8] pour exprimer une coordinence de 8 par exemple

Question 65

Comment dessiner les sites tétraédriques simplement pour un cubique à faces centrées ?

Answer 65

On met son doigt au centre et on place un site tétraédrique à la moitié de la distance à chaque sommet

Question 66

En cristallographie, lorsqu’on dispose de M, la masse molaire du motif, que va-t-on pouvoir utiliser ?

Answer 66

On va pouvoir exploiter ρ(a) pour déterminer a connaissant ρ ou l’inverse

Question 67

Dans une structure hexagonale, qu’est-ce qui détermine si l’hypothèse de l’empilement compact est correcte ? (Hors-programme)

Answer 67

Il y une condition sur la valeur de c/a : c/a = √(8/3) ≈ 1,63 Avec a×b×c les dimensions