LES SYSTEMES CRISTALLINS MOLECULAIRES ET LES ALLIAGES CHAPITRE V LES SYSTEMES CRISTALLINS MOLECULAIRES ET LES ALLIAGES

1- CRISTAUX D’IONS MOLECULAIRES De nombreux composés de formule statistique compliquée comme Cl5CoH18N6Tl peuvent être décrits par des réseaux cristallins simples à condition de considérer que chaque entité du groupement formulaire est un ion moléculaire supposé sphérique. C’est le cas des ions moléculaires [Co(NH3)6]3+ et [TlCl5]3- qui cristallisent sous la forme de NaCl.

2- STUCTURES DE TYPE GLACE 2-1: Généralités Dans un cristal, La molécule d'eau peut faire 4 liens tétraédriques d'approximativement 109.5°entre eux: 2 liens covalents (O-H) avec les atomes d'hydrogène de la molécule 2 ponts hydrogène (O-H) avec les atomes d'hydrogène de molécules voisines. En tout, il existe 9 sortes d'arrangements de la glace en fonction de la température et de la pression

2- STUCTURES DE TYPE GLACE 2-1: Généralités (suite) Pour toutes les structures de la glace, on peut indiquer les règles suivantes: *Chaque atome d‘oxygène possède 2 hydrogènes formant une molécule d'eau. *Chaque molécule d'eau est orienté de façon à ce que ses hydrogènes soient dirigées vers 2 des 4 atomes d'oxygène qui l'entourent. *L'orientation des molécules d'eau adjacentes se fait de façon à ce qu'il n'y ait qu'un seul hydrogène entre 2 oxygènes.

2-2:STUCTURE DE TYPE GLACE I Aux conditions qui nous intéressent la structure stable de la glace est hexagonale et est nommée Glace I. La distance entre deux oxygènes dans le réseau hexagonal est de 2,76 A° et la longueur entre un oxygène et un hydrogène dans une molécule d'eau est de 1.011 A° soit environ le double du rayon de Bohr. La valeur énergétique des ponts hydrogènes O-H dans la glace Ih est de 0.58 eV . Les paramètres du réseau pour la structure Ih de la glace sont:

2-3:STUCTURE DE TYPE GLACE III Description La structure de la glace III est la forme cubique apparentée au système blende. Elle se forme à 0°C sous la pression de 3 kbar: Les atomes d’oxygènes occupent un réseau similaire à celui du diamant avec 8 atomes sur les sommets; 6 atomes aux centres des faces et 4 atomes dans des sites tétraédriques. Les hydrogènes se placent selon les directions indiquées en orangé.

2-3:STUCTURE DE TYPE GLACE III caractéristiques Le nombre de motifs par maille est égal au nombre d’atomes d’oxygènes en regard de la formule statistique H2O. ngf=8*1/8 + 6*1/2+4=8. La distance d entre deux atomes d’oxygènes voisins, notée d, est le 1/4 de la diagonale principale. Elle est égale approximativement à 2(RO +rH), d’où on a:

3-STRUCTURE DE CO2 Les molécules de CO2 sont linéaires. Le gaz carbonique cristallise dans le système CFC. Les atomes de carbone sont placés aux sommets et aux centres de faces. Les molécules de CO2 occupant les sommets sont parallèles entre elles et perpendiculaires à celles occupant les centres des faces.

4-STRUCTURE DU DIIODE I2 Le diiode I2 est un composé moléculaire qui cristallise dans le système hexagonal. Les longueurs de liaison sont de Les distances intermoléculaires sont de

5- LES ALLIAGES Selon la dimension d’un métal, il peut former une solution solide ordonnée (ou non) soit: Prendre la place d’atome d’un autre métal. On parle d’alliage par substitution. Cela concerne des atomes de tailles voisines. Se placer à l’intérieur d’une cavité et on est en présence d’un alliage par insertion. Le rayon de cet atome est plus petit que celui du réseau d’accueil.

5-1: EXEMPLE D’ALLIAGES PAR SUBSTITUTION: AuCu3 R (Au)=145pm R(Cu)=127pm L’or cristallise dans le système compacte CFC. Pour la solution solide formé entre l’or et le cuivre, dans l’état ordonné cubique, les atomes d’or occupent les sommets de la maille alors que les atomes de cuivre se placent aux centres des faces. La coordinance est : Au/Au = [6] Au/Cu=[12] Cu/Cu=[8] Cu/Au=[4]

5-2: EXEMPLE D’ALLIAGES PAR INSERTION: Les Fontes et Aciers Le fer présente 3 formes allotropiques stables notées a (CC), g (CFC) et d (CC). Les solutions solides sont formées par insertion du carbone dans les sites du réseau du fer: quadratique pour le système CC, octaédriques pour le système CFC. En réalité, une faible quantité de sites est occupée.