Structures Cristallines: Cubique à Faces Centrées
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Questions and Answers

Quel est le nombre total de motifs par maille dans une structure cubique à faces centrées?

  • 12
  • 8
  • 4 (correct)
  • 6

    • Quelle est la coordinance d'un atome dans une maille cubique à faces centrées?

  • 12 (correct)
  • 6
  • 10
  • 8

    • Quel est le volume des motifs en fonction de la maille pour une structure cubique à faces centrées?

  • $a^3$
  • $2R^3$
  • $3πR^3$ (correct)
  • $4R^3$

    • Combien de sites tétraédriques se trouvent dans une maille cubique à faces centrées?

    <p>8</p> Signup and view all the answers

    Quels types de sites interstitiels sont présents dans la maille cubique à faces centrées?

    <p>Sites tétraédriques et octaédriques</p> Signup and view all the answers

    Comment est décrite la compacité d'une maille cubique à faces centrées?

    <p>τ = 0,74</p> Signup and view all the answers

    Quelle caractéristique distingue l'empilement cubique centré de l'empilement cubique à faces centrées?

    <p>Les atomes ne sont pas jointifs dans la même couche</p> Signup and view all the answers

    Quel est le paramètre de la maille en fonction du rayon atomique dans une maille cubique à faces centrées?

    <p>a = 2R</p> Signup and view all the answers

    Combien de motifs se trouvent dans une maille de l'empilement cubique centré ?

    <p>2</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la coordination d'un atome dans une structure cubique centrée ?

    <p>8 atomes</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la valeur de la compacité (τ) d'une structure cubique centrée ?

    <p>0.68</p> Signup and view all the answers

    Combien de sites tétraédriques existe-t-il par maille dans une structure cubique centrée ?

    <p>12</p> Signup and view all the answers

    Quel type de sites se trouve au centre des faces d'une maille cubique centrée ?

    <p>Sites octaédriques</p> Signup and view all the answers

    Quel est un exemple d'élément avec une structure cubique centrée ?

    <p>Fer α</p> Signup and view all the answers

    Quel type d'alliage est obtenu en remplaçant des atomes d'un métal par d'autres atomes ?

    <p>Alliages de substitution</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre total de sites octaédriques par maille dans une structure cubique centrée ?

    <p>6</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre d'atomes Z dans la pseudo-maille mentionnée ?

    <p>2</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la coordinence atomique dans une structure hexagonale compacte ?

    <p>12</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'indice de coordination dans une structure HC ?

    <p>12</p> Signup and view all the answers

    Quel est le coefficient de remplissage (compacité) pour une structure HC ?

    <p>$0.74$</p> Signup and view all the answers

    Combien de sites tétraédriques se trouvent dans une maille hexagonale compacte (HC) ?

    <p>12</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rapport utilisé pour déterminer la densité d'un solide par rapport à l'eau ?

    <p>$d = ρ/ρ_H2O$</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la coordination des sites octaédriques dans une structure HC ?

    <p>Six nœuds voisins</p> Signup and view all the answers

    Comment est exprimée la masse volumique ρ d'un solide ?

    <p>$ρ = Z(M/N_A) / V_m$</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la relation entre les paramètres de la maille et le rayon atomique R dans une structure HC ?

    <p>$a = 2R$</p> Signup and view all the answers

    Quel type d'éléments possède typiquement une structure hexagonale compacte ?

    <p>Métaux de transition</p> Signup and view all the answers

    Quels atomes sont tangents dans un plan A d'une structure HC ?

    <p>6 atomes</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre total de sites octaédriques dans une maille hexagonale compacte ?

    <p>6</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la nature des sites interstitiels dans une structure compacte ?

    <p>Espaces vides entre atomes</p> Signup and view all the answers

    Comment sont localisés les sites octaédriques dans une maille HC ?

    <p>Au centre d'un octaèdre</p> Signup and view all the answers

    Dans une maille CFC, quel est le nombre de motifs par maille ?

    <p>4</p> Signup and view all the answers

    Quel type d'empilement est caractéristique d'une structure CFC ?

    <p>ABCABC</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle des atomes situés au centre des faces dans une maille CFC ?

    <p>Ils sont communs à deux mailles</p> Signup and view all the answers

    Quel type de structure ionique est formé par le composé CsCl?

    <p>Réseau cubique simple</p> Signup and view all the answers

    Quels ions prévalent en termes de volume dans une structure ionique?

    <p>Les anions</p> Signup and view all the answers

    Comment se calcule la compacité d'une structure ionique?

    <p>En rapportant le volume des ions au volume total de la maille</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'indice de coordination des ions dans la structure de CsCl?

    <p>8-8</p> Signup and view all the answers

    Dans la structure de type CsCl, où se situe le cation Cs+ par rapport aux anions Cl-?

    <p>Au centre du cube</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qui impose le type d'empilement dans une structure ionique?

    <p>La taille des anions</p> Signup and view all the answers

    Quelles coordonnées réduites correspondent à l'ion Cl- dans la structure CsCl?

    <p>(0 0 0)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rapport de volumes utilisé pour calculer la compacité dans une maille cubique comme celle de CsCl?

    <p>Somme des volumes des ions Cl- et Cs+</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les coordonnées réduites des ions 𝑺−𝟐 dans la structure de type ZnS?

    <p>(¼ ¼ ¼); (¼ ¾ ¾); (¾ ¼ ¾); (¾ ¾ ¼)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'indice de coordination dans la structure de type ZnS?

    <p>4-4</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la condition pour déterminer la compacité τ de la structure ZnS?

    <p>τ = 4Vmotif / Vmaillle</p> Signup and view all the answers

    Comment sont disposés les ions 𝑍𝑛2+ dans la structure ZnS?

    <p>Ils sont décalés par rapport aux ions S selon une diagonale.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'intervalle de compacité τ des structures de type ZnS?

    <p>0,515 ≤ τ ≤ 0,748</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rapport géométrique lié à la condition de stabilité de la structure ZnS?

    <p>-1 ≤ RZn &lt; 2</p> Signup and view all the answers

    Quelle structure est formée par les ions S2- et Zn2+ dans la matrice de ZnS?

    <p>Réseau cubic face-centered (CFC)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le calcul utilisé pour établir la population des ions dans la structure ZnS?

    <p>Population de S−2 = 4</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Cristallochimie

    • La cristallochimie est une branche de la chimie qui étudie les structures des cristaux.
    • Les cristaux sont classés en fonction de la nature des particules qui les composent et des liaisons entre elles.
    • Les types de cristaux incluent les cristaux métalliques, ioniques, covalents et moléculaires.

    Cristaux métalliques

    • Les métaux solides sont composés de réseaux d'ions positifs entourés d'électrons mobiles non localisés.
    • L'ensemble reste électriquement neutre.
    • Les structures métalliques principales incluent le cubique à faces centrées (CFC), le hexagonal compact (HC) et le cubique centré (CC).
    • Les empilements métalliques favorisent les empilements à grande compacité pour optimiser le volume de matière.

    Empilement métallique compact

    • Dans un empilement compact, les sphères sont tangentes.
    • Chaque sphère est entourée de six voisins.
    • Il existe deux types d'empilement compact HC et CFC
    • La structure peut généralement être décrite par une maille, qui est l'unité répétée dans l'empilement. La maille est un volume de forme géométrique (triangle, cube..)

    Caractéristiques de la structure HC

    • La maille élémentaire est définie par un prisme droit, hauteur c, à base hexagonale de côté a.
    • La structure peut être projetée sur un plan (x-y) et les coordonnées des atomes sont décrites par rapport à l'axe z.
    • Les coordonnées réduites de la structure HC sont (000) et (2/3 1/3 1/2).
    • Le tiers d'une maille hexagonale compacte peut décrire la structure. On l'appelle pseudo-maille, qui contient 6 motifs.
    • Chaque atome dans une maille hexagonale compacte est entouré par 12 atomes.
    • Le volume des motifs / volume de la maille = compacité. La compacité de la structure HC est 0,74.
    • La masse volumique d'un solide est la masse par unité de volume exprimé par Z(M/N)/Vm

    Sites interstitiels HC

    • Bien que la structure soit compacte, il existe des sites interstitiels (interstices).
    • Il y a des sites tétraédriques [4] et octaédriques [6]
    • Les sites tétraédriques sont entourés de quatre nœuds voisins, notés [4] Les sites octaédriques sont entourés de six nœuds voisins, notés [6].
    • Il existe 12 sites tétraédriques et 6 sites octaédriques dans la structure HC.
    • Les atomes ou ions peuvent occuper ces sites.

    Empilement cubique à faces centrées (CFC)

    • Dans la structure CFC, les sphères sont placées aux sommets d'un cube et au centre de chaque face.
    • Les atomes sont tangents le long des diagonales des faces.
    • Le nombre de motifs par maille est 4.
    • Chaque atome est entouré de 12 atomes, ce qui donne une coordination de 12.
    • La compacité de la structure CFC est de 0,74.
    • Les sites interstitiels dans la structure CFC incluent des sites tétraédriques et octaédriques.

    Cristaux ioniques

    • Les cristaux ioniques sont constitués d'ions positifs et négatifs.
    • Les ions chargés positivement (cations) et négativement (anions).
    • La cohésion se fait grâce à des liaisons ioniques qui résultent de l'attraction électrostatique entre les ions de signes opposés.
    • La maille unit de la structure ionique est un cube, dans lequel les anions et les cations sont disposés selon des configurations spécifiques.

    Structures ioniques de type MX

    • Structure CsCl : les anions sont situés aux sommets et le cation au centre du cube. Les coordonnées réduites du Cs+ sont (222) et les coordonnées réduites du Cl- sont (000).
    • Structure NaCl : les ions Cl- forment un réseau CFC et les ions Na+ occupent les sites octaédriques du même réseau. Les coordonnées réduites du Na+ sont (½ 0 0), et (0 ½ 0), et (0 0 ½), et (½ ½ ½). Pour le cl-: (000), (½¹½ 0), (¹½ 0 ½), (0½¹½)
    • Compacité = somme des volumes des motifs divisé par le volume de la maille.

    Structures ioniques de type MX2

    • Structure CaF2 : les ions Ca2+ forment un réseau CFC et les ions F- occupent les sites tétraédriques.
    • Structure K2O : les ions O2- forment un réseau CFC et les ions K+ occupent les sites tétraédriques.

    Cristaux covalents

    • Les cristaux covalents sont caractérisés par des liaisons covalentes entre les atomes ou les groupements d'atomes.
    • Les liaisons covalentes peuvent s'étendre en 1,2 ou 3 dimensions, formant des structures en feuillets ou tridimensionnelles. Les structures 3D sont des macromolécules.
    •  Exemple: diamant et graphite
    • Le carbone forme 2 cristaux covalents: diamant et graphite

    Cristaux moléculaires

    • Les cristaux moléculaires sont constitués de molécules reliées par des forces intermoléculaires.
    • Les forces intérieures sont des liaisons covalentes.
    • Les forces entre les molécules peuvent être des forces de van der Waals ou des liaisons hydrogène.

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    Cristallochimie - Notes de Cours PDF

    Description

    Testez vos connaissances sur les structures cristallines, en particulier la maille cubique à faces centrées. Ce quiz couvre des aspects tels que la coordinance, les motifs et les sites interstitiels présents dans cette structure. Plongez-vous dans les détails de la compacité et des caractéristiques distinctes des empilements cubiques.

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