Structure et organisation de la matière condensée 12/10
Programme
III.1. Pages 24-25
Ø Propriétés des états condensés (¹ gaz)
* ressemblances : volume propre, interactions entre les particules
* différence : forme propre pour les solides seulement.
* entre solide et liquide : liquides visqueux, solides « mous »
*
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluide_de_Bingham
Ø Solide amorphe, solide cristallin
* cas extrêmes : verres, cristaux parfaits.
* entre les deux : micro-cristaux, défauts ponctuels, non stœchiométrie
Rque : Existence de liquides ordonnés :
cristaux liquides
http://departements.telecom-bretagne.eu/optique/cristaux_liquides/
et d’arrangements quasi-périodiques :
les quasi-cristaux
1.2.1. Solides métalliques
* les
métaux dans la classification périodique
* propriétés
macroscopiques des solides métalliques, r(T)
*
nature des particules :
métaux purs, alliages, modélisation sphères dures.
* la
liaison métallique : non localisée, non dirigée
Modèle
du gaz d’électrons
Modèle
des bandes
Mesure
de la cohésion : enthalpie de sublimation.
1.2.2. Solides ioniques
* nature des particules, modélisation.
* cohésion : forces électrostatiques qui
« s’équilibrent »
* propriétés des solides ioniques,
liaison ionique, modèle des bandes.
* intensité de la cohésion : évaluation
par le calcul, détermination expérimentale de l’énergie réticulaire.
1.2.3. Solides covalents
* nature des particules, modélisation.
* nature des liaisons : covalentes
dirigées, localisées ou délocalisées
* propriétés des solides covalents
* conduction : modèle des bandes,
semi-conducteurs, r(T)
* mesure de la cohésion : enthalpie de
sublimation à relier aux énergies de liaison.
1.2.4. Solides moléculaires
* nature des particules
* nature des liaisons, rappels document liaisons faibles
* propriétés des solides moléculaires
* mesure de la cohésion : enthalpie de
sublimation à relier à l’énergie des liaisons faibles
On découpe un petit domaine « qui se répète
» et on fait sur lui des calculs de grandeurs intensives dont le résultat
s’applique à l’ensemble du solide.
1.3.1. On définit des outils mathématiques
* réseau de translation
* nœud
* maille
Exemples de 1 à 3 dimensions : réseau, nœuds,
maille
* motif
* contenu (population) de la maille
Exemples de 1 à 3 dimensions : quelle
fraction d’une particule compte-t-on « en propre » pour une maille donnée
?
* multiplicité de la maille :
maille primitive
maille multiple
*
Un flou dans les définitions :
les uns
considèrent qu’une maille multiple contient plusieurs motifs
les autres
considèrent que le motif est la matière qui se répète quand on passe d’une maille
à sa voisine, alors chaque maille contient un motif, et le motif dépend de la
maille.
Donc
rester souple, s’adapter à la question…
Si on demande
combien de motifs dans une maille : on est « les uns »
Si on demande
de compter les particules dans le motif d’une maille multiple, on est « les
autres »
* coordinence
* compacité
* masse volumique
* densité
Il faut qu’elles s’empilent en
remplissant l’espace sans interstice.
* exemple du pavage sans interstice d’un
plan :
Avec
des triangles équilatéraux ?
carrés ? rectangles ? parallélogrammes ? losanges ?
pentagones
réguliers ?
hexagones réguliers ?
* exemple du « pavage » de l’espace :
Avec des cubes, des parallélépipèdes :
cubique, quadratique, orthorhombique
Avec des prismes droits à base
parallélogramme, losange : monoclinique
Avec des prismes droits à base
hexagonale : hexagonal
Avec des prismes droits ou obliques à base parallélogramme : Rhomboédrique, triclinique
http://uel.unisciel.fr/chimie/strucmic/strucmic_ch11/co/observer_ch11_02.html
(Regarder la forme des mailles, mais les réseaux de Bravais ne sont pas au programme)
Conclusion
:
Interactions entre les particules :
attractives et répulsives de natures diverses
Particules de natures diverses, rangées
selon des géométries diverses
Mais toujours le même objectif : arranger dans l’espace de façon « stable »
Étude purement géométrique, sans analyse
détaillée de la liaison, les sphères s’attirent, ou on les presse les unes
contre les autres.
http://uel.unisciel.fr/chimie/strucmic/strucmic_ch11/co/observer_ch11_03.html
Deux possibilités périodiques :
ü ABABAB : cf. hexagonal compact
ü ABCABCABC : cf. cubique compact (cubique à faces
centrées)
http://uel.unisciel.fr/chimie/strucmic/strucmic_ch11/co/apprendre_ch11_09.html
Ø Définition
Ø Schéma général des sites réguliers
Ø Habitabilité démonstration générale
* Représentations schéma et projection
*
Contenu (motif ?) maille rhomboédrique
*
Coordinence,
rayon métallique
*
Masse volumique
*
Sites
interstitiels
*
Emplacement
*
Dénombrement
* Habitabilité
3.1.2.
Structure hexagonale compacte : ABAB
* Représentations et projections, maille simple [et
maille triple]
*
Contenu et motif
*
Rapport c/a
*
Coordinence,
compacité
* Masse volumique
* Représentation et projection
*
Contenu et motif
*
Coordinence et
compacité
*
Masse volumique
* Existence de sites interstitiels irréguliers
Relation avec les diagrammes d’états du
corps purs, avec les diagrammes binaires.
http://www.udppc.asso.fr/national/index.php/component/content/article/40/376-etain-presentation
http://uel.unisciel.fr/chimie/strucmic/strucmic_ch11/co/apprendre_ch11_12.html
4.1.1.
Type NaCl
* Description
*
Schéma,
projection
*
Contenu, motif
*
Coordinences,
condition de contact
*
Problème de
l’évaluation des rayons ioniques doc.
*
Condition sur les
rayons ioniques : contact / non contact
*
Masse volumique
* Compacité
* Description
*
Schéma,
projection
*
Contenu, motif
*
Coordinences,
condition de contact
*
Condition sur les
rayons ioniques
*
Masse volumique
* Compacité
* Description Schéma, projection
*
Contenu, motif
*
Coordinences,
condition de contact
*
Condition sur les
rayons ioniques
*
Masse volumique
*
Compacité
* Structure antifluorine
* Description :
*
Schéma,
projection
*
Contenu, motif
*
Coordinences,
condition de contact Condition sur les rayons ioniques
*
Masse volumique
* Compacité
http://www.emse.fr/~fortunier/cours/Physics_of_Solid_Materials/Case_Study_Carbon/text.pdf
* Schéma, projection
*
Contenu
*
Coordinence,
contact, rayon covalent
*
Masse volumique
*
Compacité, validité
du modèle des sphères dures
* Evolution dans la colonne du carbone doc
http://www.futura-sciences.com/magazines/matiere/infos/dico/d/chimie-graphene-4713/
* Plans graphène associés par liaisons de Van der Waals
*
Schéma,
projection (maille hexagonale)
*
Contenu
*
Coordinence,
contact, rayon des atomes
*
Masse volumique
* Compacité
Conséquences sur les changements d’état,
sur les propriétés chimiques (acidité…) et physico-chimiques :
spectroscopiques, déterminations des masses molaires faussées…
http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html
Structure doc
* Longueur de la liaison hydrogène
*
Propriétés
physiques de l’eau au voisinage de 0°C
*
Structure
lacunaire : existence de chlatrates image
*
Possibilité de
composés définis : hydrates d’ammoniac
*
Existence de
cristaux « Van der Waals », évolution possible vers un caractère métallique à
haute pression.
* Diiode
7. Vue
d’ensemble : doc
* Des types « intermédiaires » ou « mixtes »
*
Ioniques
imparfaits par déformation des ions : doc
* Ioniques imparfaits par défauts d’empilement : doc
