Structure des solides cristallins
Cours · chimie (PTSI), chapitre 5 · CPGE PTSI (1re année) · le début du chapitre, la suite sur Adloun
À l'état solide, la matière s'organise souvent en cristaux : un empilement périodique d'atomes, d'ions ou de molécules. Ce modèle du cristal parfait permet de calculer des grandeurs macroscopiques (masse volumique, compacité) à partir d'une maille élémentaire, et de relier la nature des liaisons aux propriétés des solides (métaux, cristaux covalents, ioniques, moléculaires).
5.1 Le modèle du cristal parfait
Un solide est cristallin si ses entités sont rangées de façon périodique (ordre à grande distance), amorphe sinon (désordonné, comme le verre). Un même élément peut avoir plusieurs variétés allotropiques (carbone : diamant et graphite). Le cristal parfait est la répétition d'une maille (parallélépipède) dans les trois directions.
5.2 Caractéristiques d'une maille
- population : nombre d'entités en propre par maille (un atome de sommet compte , de face , d'arête , de centre ) ;
- coordinence : nombre de plus proches voisins d'une entité ;
- compacité (fraction de volume occupée) ;
- masse volumique .
Exercices du chapitre
- Paver le plan : maille simple, maille multiple, compacité d'un plan corrigé
- Une balance, des rayons X et un nombre entier : de la population à la constante d'Avogadro corrigé
- Empilements compacts ABAB et ABCABC : la CFC est un empilement compact corrigé
- Les lacunes de l'aluminium : ce que le cristal parfait ne voit pas corrigé
- De Na à Ar : la cohésion le long de la troisième période corrigé
- NaCl, CsCl, ZnS : la règle des rapports de rayons corrigé