Devoir 1 : chimie du solide ... correction détaillée exercice 1 ...

1- La compacité. Il existe trois réseaux cubiques qui ont des compacités différentes.
a- Proposer les noms des deux réseaux de compacité 0,52 et 0,74 :          …………………………    ………………………
b- Donner
(1) la coordinance dans les deux cas :                                             ………………......…….     ………………………
c- Donner
(1) le nombre d’atomes dans la maille (préciser la fraction de chacun) dans les deux cas.
d- Démontrer
(1) les relations τ = f (π) et a = f(r), avec a paramètre de maille et r rayon de l’atome.
(1)
Pour répondre aux questions suivantes, proposer une expression mathématique expliquée par une phrase et/ou un dessin, puis une expression et enfin une valeur numérique.

1- La compacité.

a- Les deux réseaux de compacité 0,52 et 0,74 sont respectivement le réseau cubique P et le réseau cubique F  (voir le cours).

b- Leur coordinance est respectivement de 6 et de 12 (voir le cours).

c- Le nombre d’atomes dans la maille est respectivement de 8 x 1/8 = 1 atome et de 8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4 atomes (voir le cours).

d- La relation entre le paramètre de maille (a) et le rayon des atomes (r) est obtenue par une compréhension des empilements :
Pour le cubique P :
on remarque que les atomes sont en contact selon une arrête du cube longueur de l'arrête du cube = a = 2 r (voir le cours).
Pour le cubique F :
Les atomes sont en contact selon diagonale de la face du cube longueur de la diagonale de la face =  a√2 = 4 r.

Cette relation est indispensable pour obtenir celle entre la compacité (τ) et π :
                                                                 compacité (τ) = volume des atomes / volume de la maille
Pour le cubique P :
compacité = 1 atome x 4/3 π r3 / a3     or     a = 2r            τ = 4/3 π r3 / (2r)3    soit       τ = 4π r3 / 3 x 8 r3 = π / 6 = 0,52 (voir le cours).
Pour le cubique F :
compacité = 4 atome x 4/3 π r3 / a3     or     a = 4r / √2    τ = 4 x 4/3 π r3 / (4r/√2)3    soit     τ = 16 x 2√2 π r3 / 3 x 64 r3 = π / 3√2 = 0,74.

Remarque : Aller consulter le cours lorsque les vues en trois dimension vous sont utiles pour proposer des réponses.
Le jour du contrôle, vous ne disposez pas de ces vues et un des objectifs de ce cours est de développer vos capacités à visualiser
dans l'espace des image.
Aussi, si vous avez des hésitations, c'est qu'il faut continuer à visualiser les vues tridimensionnelles pour mieux les mémoriser.


Chimie du solide                              Devoir 1                              Correction
Pr Robert Valls & Richard Frèze                                                                                                                                                    robert.valls@univ-amu.fr