Chimie Du Solide Flashcards
Question : Quelles sont les propriétés générales de l’état solide ?
Rigidité : Les solides conservent leur forme.
Propriétés structurales : Arrangement périodique des atomes.
Notion d’ordre et de désordre :
Gaz : désordre complet.
Solide cristallin : ordre parfait à longue distance.
Question : Qu’est-ce que l’ordre à longue distance ?
Un arrangement périodique des atomes dans un solide cristallin.
Permet une répétition régulière de motifs atomiques.
Quelle est la différence entre un solide amorphe et un liquide ?
Liquides :
Atomes mobiles.
Pas de structure cristalline.
Désordre complet.
Pas d’arrangement périodiques
Solides amorphes (verres) :
Atomes très peu mobiles.
Pas d’arrangement périodique.
Considéré comme un liquide figé.
Exemple Sio2
La Diffraction est observer pour quels types d’arrangement
Arrangements Périodiques d’atomes
Quelle est la particularité des structures de la pyrite (FeS₂) et de la fluorite (CaF₂) ?
Symétrie cubique pour les deux structures.
Différence : Croissance selon des faces différentes.
Comment la lumière se comporte-t-elle dans un cristal non cubique ?
Le trajet de la lumière dépend de sa direction de polarisation.
Exemple : Biréfringence observée dans un cristal de calcite (CaCO₃).
Biréfringence
La biréfringence est une propriété optique de certains matériaux anisotropes (non cubiques), comme la calcite, où un faisceau lumineux se divise en deux rayons lorsqu’il traverse le cristal.
Caractéristiques :
Les deux rayons ont des vitesses de propagation différentes (indice de réfraction différent).
Dépend de la polarisation et de la direction de la lumière dans le cristal.
Elle résulte de la structure atomique du cristal, qui influence la façon dont les ondes lumineuses interagissent avec le matériau.
Exemple : Dans la calcite (CaCO₃), un faisceau laser se divise en un rayon ordinaire et un rayon extraordinaire, qui suivent des trajectoires différentes.
Diffraction des rayons X
Résulte des interférences constructives entre photons diffusés par les atomes d’un réseau cristallin.
Utilisation de la loi de Bragg
Loi de bragg
Loi de Bragg
Définition :
La loi de Bragg décrit les conditions dans lesquelles des rayons X subissent une interférence constructive lorsqu’ils sont réfléchis par les plans atomiques d’un cristal.
Quelles sont les contributions majeures des pionniers de la cristallographie ?
René-Just Haüy (1743-1822) :
Introduit la notion de molécule intégrante.
Clivage de la calcite en rhomboèdres.
Auguste Bravais (1811-1863) :
Identifie 14 types de réseaux cristallins.
Max von Laue (1879-1960) :
Découvre la diffraction des rayons X en 1912.
Wilhelm Röntgen (1845-1923) :
Découvre les rayons X en 1895.
Quelles sont les caractéristiques des réseaux cristallins bidimensionnels ?
Une rangée est une droite passant par deux nœuds du réseau.
Tous les nœuds d’une rangée sont équidistants.
Les rangées appartiennent à une famille parallèle et équidistante.
Chaque famille est notée , avec et premiers entre eux.
Réseau périodique bidimensionnel
Un réseau périodique bidimensionnel est un arrangement de points (nœuds) disposés dans un plan selon un motif répétitif.
Exemple : Grille carrée ou hexagonale.
Rangée
Une rangée est une droite passant par deux nœuds consécutifs du réseau.
Caractéristique : Tous les nœuds sur une rangée sont équidistants.
Paramètre de la rangée
Définition : Le paramètre de la rangée est la distance entre deux nœuds consécutifs sur une même rangée.
Exemple : Dans un réseau carré, le paramètre de rangée est la longueur d’un côté du carré
Famille de rangées
Une famille de rangées est un ensemble de rangées parallèles et équidistantes qui passent par tous les nœuds du réseau.
Caractéristique : Chaque famille de rangées contient tous les nœuds du réseau.
Rangée particulière
Une rangée particulière est une rangée qui passe par l’origine et par un nœud spécifique du réseau.
Caractéristique : La rangée particulière est liée à un vecteur défini par les nœuds.
Nœud du réseau
Définition :
Un nœud est un point du réseau où se trouve une particule (atome, ion, molécule, etc.).
Imagine un quadrillage ou une grille : les intersections des lignes sont les nœuds.
En cristallographie, ces nœuds représentent l’arrangement périodique des particules dans un cristal.
Exemple : Dans un réseau carré, chaque nœud peut représenter un atome placé de façon régulière.
Un nœud dans un réseau périodique bidimensionnel est un point où plusieurs rangées se croisent, représentant l’emplacement d’un élément du réseau.
Caractéristique : Les nœuds sont les points de base qui définissent la structure du réseau, et tous les autres points du réseau peuvent être obtenus par translation des nœuds de la maille élémentaire.
Mailles du réseau
Mailles élémentaires ou fondamentales
Définition : Ce sont des régions définies par des vecteurs de la maille qui ne contiennent des nœuds qu’en leurs sommets.
Caractéristique : Chaque nœud, étant partagé par quatre mailles, compte pour ¼, ce qui donne 1 nœud par maille.
Calcul de l’aire : L’aire de la maille élémentaire est constante et peut être calculée à l’aide du produit vectoriel des vecteurs définissant la maille.
Mailles multiples
Définition : Les mailles multiples contiennent au moins un nœud entier à l’intérieur de la maille.
Caractéristique : Elles sont de “ordre m”, où m représente le nombre de nœuds qu’elles contiennent
Types de mailles selon la relation entre a et b
5 combinaisons possibles : ou g c’est landa
- a ≠ b, g quelconque : Parallélogramme
- a ≠ b, g = π/2 : Rectangle
- a = b, g quelconque : Losange
- a = b, g = 2π/3 : Losange à 2π/3
- a = b, g = π/2 : Carré
Réseau périodique
Définition : Un réseau périodique est une structure régulière de points (nœuds) disposés selon un motif répétitif. Chaque point est lié à ses voisins par des vecteurs de translation.
Caractéristique : Le réseau peut être décrit par deux vecteurs fondamentaux en 2D, généralement appelés a et b, qui déterminent la périodicité du réseau.
Exemple : Grilles carrées, hexagonales, etc.
Motif
Définition : Le motif désigne la structure ou l’arrangement des éléments (atomes, molécules, ions) qui sont placés à chaque nœud du réseau.
Caractéristique : Le motif peut être simple (un atome) ou plus complexe (plusieurs atomes ou molécules). Dans le cas le plus simple, chaque nœud porte un atome.
Exemple : Dans un cristal de sel (NaCl), le motif pourrait être constitué d’ions sodium et chlorure.
Reconstruction du cristal
Définition : Pour reconstruire un cristal à partir de son réseau, il faut connaître à la fois le réseau et le motif associé à chaque nœud du réseau.
Caractéristique : Le réseau fournit la répétition géométrique des nœuds, tandis que le motif définit la nature des objets placés sur ces nœuds.
Plan réticulaire
Tout plan qui passe par 3 nœuds non alignés
Contient une infinité de nœuds
