Structures Cristallines: Cubique à Faces Centrées

Le nombre de coordination d'un atome dans un réseau cristallin est le nombre d'atomes les plus proches auxquels il est lié.

La compacité d'un réseau cristallin est le rapport entre le volume occupé par les atomes et le volume total de la maille.

La densité d'un solide est le rapport entre sa masse volumique et la masse volumique de l'eau.

La masse volumique d'un solide est la masse par unité de volume.

Les sites interstitiels sont les espaces vides entre les atomes dans un réseau cristallin.

Le nombre d'atomes par maille est le nombre total d'atomes présents dans une cellule unité.

La formule de Z est utilisée pour calculer le nombre d'atomes par maille dans un réseau cristallin. Elle prend en compte le nombre d'atomes à chaque position et leur fraction de contribution à la maille.

La structure hexagonale compacte (HC) est une structure cristalline dans laquelle les atomes sont disposés en couches hexagonales compactes. Chaque couche est décalée par rapport à la précédente pour maximiser la densité.

L'empilement compact est une disposition d'atomes qui maximise la densité, le volume occupé par les atomes.

La structure hexagonale compacte (HC) est un exemple d'empilement compact. Elle offre une densité maximale comparée aux autres structures cristallines.

Les sites tétraédriques sont des sites localisés au centre de gravité d'un tétraèdre, entourés de quatre nœuds voisins. Ils sont notés [T].

Les sites octaédriques sont des sites localisés au centre d'un octaèdre, entourés de six nœuds voisins. Ils sont notés [O].

L'empilement hexagonal compact (HC) est une structure où les atomes sont disposés en couches hexagonales, chaque couche étant décalée par rapport à la précédente.

Dans un empilement hexagonal compact, il y a 12 sites tétraédriques par maille. Cela correspond à 2 sites à l'intérieur de la maille, 4 sur les arêtes d'angle 120° et 4 sur les arêtes d'angle 60°.

Dans un empilement hexagonal compact, il y a 6 sites octaédriques par maille. Deux sites se situent entre les plans A et B, et les autres sites sont situés entre les plans B et A.

L'empilement cubique à faces centrées (CFC) est une structure où les atomes sont disposés en couches, chaque couche étant décalée par rapport à la précédente.

La structure CFC est caractérisée par des atomes aux sommets du cube et au centre des faces. Elle correspond à l'empilement ABCABC...

Dans une maille CFC, chaque atome au sommet du cube compte pour 1/8, chaque atome au centre d'une face compte pour 1/2, et l'atome au centre de la maille compte pour 1.

Chaque atome dans un réseau cubique à faces centrées (CFC) est en contact avec 12 autres atomes : 6 dans le même plan, 3 au-dessus et 3 en dessous. Ce nombre représente la coordination de l'atome.

La compacité d'un réseau cristallin mesure le volume occupé par les atomes par rapport au volume total de la maille. Dans le cas d'un réseau CFC, la compacité est d'environ 0,74, ce qui signifie que 74% du volume de la maille est occupé par les atomes.

Les sites interstitiels sont les espaces vides entre les atomes dans un réseau cristallin. Dans le cas d'un réseau CFC, il existe deux types de sites interstitiels : tétraédriques (8 sites) et octaédriques (4 sites).

Les sites tétraédriques coïncident avec les centres de 8 petits cubes formés en divisant la maille CFC en 8 cubes plus petits.

Les sites octaédriques se trouvent au centre de la maille et au centre de chaque arête de la maille. Il y a 1 site central et 12 sites d'arêtes, qui comptent pour 1/4 chacun car ils appartiennent à 4 mailles.

La structure cubique à faces centrées (CFC) caractérise des éléments comme le calcium, le strontium, l'aluminium, le fer gamma, le nickel, le cuivre, le plomb, l'argent, l'or et les gaz rares à l'état solide (sauf l'hélium).

L'empilement cubique centré (CC) est un type d'empilement dans lequel chaque atome est au centre d'un cube, les atomes sont tangents le long de la diagonale du cube. Cette structure correspond à une séquence ABAB, signifiant que le troisième plan est identique au premier, ce qui conduit à un empilement moins compact que le CFC.

La maille cubique centrée (CC) contient 2 atomes par maille. Un atome se trouve au centre de la maille, et 8 autres sont situés aux sommets.

Chaque atome dans un réseau cubique centré est entouré de 8 autres atomes, ce qui signifie que sa coordinence est de 8.

La compacité d'un réseau cubique centré est de 0.68, elle est donc moins compacte que les structures hexagonale compacte (HC) et cubique à faces centrées (CFC).

Les sites tétraédriques dans un réseau cubique centré sont situés aux 1/4 et 3/4 des médiatrices des arêtes. Il y a 12 sites tétraédriques par maille.

Les sites octaédriques dans un réseau cubique centré se trouvent au centre des faces et au milieu des arêtes. Il y a 6 sites octaédriques par maille.

Les alcalins, le baryum et de nombreux éléments de transition adoptent une structure cubique centrée.

Les alliages de substitution remplacent des atomes d'un métal par des atomes d'un autre métal sans changer le nombre total d'atomes.

Les alliages d'insertion ajoutent des atomes de petite taille dans les sites tétraédriques ou octaédriques d'un réseau cristallin.

Les ions Cl- forment un réseau cubique simple où ils occupent les sommets du cube. Les ions Cs+ occupent le centre du cube.

Cs+: (0 0 0) Cl-: (½ ½ ½)

Chaque ion Cs+ est entouré de 8 ions Cl- et chaque ion Cl- est entouré de 8 ions Cs+.

La maille cubique est translatée pour placer les ions Cs+ aux sommets et le Cl- au centre.

La compacité est le ratio entre le volume des ions et le volume total de la maille. Elle est calculée en utilisant les rayons ioniques et le paramètre de maille.

Les ions Cl- et Cs+ sont en contact le long de la diagonale du cube.

Deux réseaux décalés, l'un de cations et l'autre d'anions, forment un cristal ionique.

La stabilité du cristal ionique est assurée par la minimisation de l'énergie, les ions s'entourent d'ions de charges opposées.

La structure de type ZnS (blende) est caractérisée par deux réseaux cubiques à faces centrées (CFC) décalés l'un par rapport à l'autre. Les ions Zn²⁺ occupent les sites tétraédriques du réseau CFC des ions S²⁻. Ce type de structure est observé dans des composés de type MX, où M est un cation métallique et X un anion non métallique.

Dans la structure de type ZnS, les ions Zn²⁺ et S²⁻ sont disposés de manière à ce que chaque ion Zn²⁺ soit entouré de 4 ions S²⁻ et vice versa. Ce type de coordination est appelé coordination tétraédrique.

La compacité d'un réseau cristallographique est le rapport entre le volume occupé par les atomes et le volume total de la maille. Pour la structure de type ZnS, la compacité est d'environ 0,625, ce qui représente une densité d'occupation des atomes assez élevée.

La structure de type ZnS (blende) est stable lorsque le rapport entre le rayon de l'ion métallique et le rayon de l'ion non métallique se situe entre 0,225 et 0,414. Cette condition garantit que les ions sont tangents et que la structure est stable.

Les structures de type MX, comme ZnS, sont décrites par des coordonnées réduites pour identifier la position des ions dans la maille élémentaire. Les coordonnées réduites représentent les fractions de la longueur des arêtes de la maille.

Les structures de type MX sont caractérisées par la présence d'un cation métallique (M) et d'un anion non métallique (X) qui interagissent pour former un réseau cristallin. La formule chimique est généralement MX, indiquant une proportion 1:1 entre les cations et les anions.