Devoir 2 : chimie du solide          (imprimer le sujet et compléter les pointillés et les tableaux proposées)
  Durée conseillée de 2 heures maximum                           Durée conseillée de 2 heures maximum


          En deux heures, il faut être capable de traiter un peu plus de la moitié des exercices sans aucune erreur afin d'assurer une note de 10 / 20.
                     Si vous traitez l'ensemble, je vous en félicite car vous avez bien travaillé et j'espère que cette ressource vous y a aidé.

1- Conditions de stabilité des édifices ioniques.
La coordinance dépend de la taille relative des ions, elle est idéale quand les ions sont tous tangents (ou seulement les ions opposés).

a- Retrouver les valeurs limites du rapport R+/R- pour la coordinance 3 (en gras).

b- Commentez les valeurs 1 et 1,366 proposées pour la coordinance 12.

c-- Donner la coordinance si R+/R- = 1,5 ?

Coordinance de l’ion le plus petit

R+ / R- entre

3

0,155 et 0,224

4

0,224 et 0,414

6

0,414 et 0,732

8

0,732 et 1

12

1 et 1,366



2- Etude du cristal CuI. L’iodure de cuivre (CuI) a une structure type ZnS blende (à connaître).

a- Si la valeur des rayons ioniques est Cu+ (88 pm) et I- (216 pm), calculer a.

b- Calculer le rapport R+ / R- et justifier une structure de type ZnS.

c- Représenter la maille élémentaire ZnS, compter les ions Cu+ et I- dans la maille et donner Z.

d- Calculer ou donner les distances Cu / I, Cu / Cu et I / I et les espaces correspondants.

e- Pour les composés NaI et CsI, calculer le rapport R+ / R- et proposer un cristal type.
On donne les rayons ioniques de Na+ (95) et Cs+ (169).

f- Dans les deux cas, la valeur des paramètres de maille a’ et a’’.


3- Etude du cristal Cu2O. L’oxyde de cuivre cristallise selon le modèle représenté dans les proportions réelles ci-contre.

a- Compter les petits et les gros ions et en déduire leur nom (Cu+ ou O- - à indiquer sur la figure).

b- Connaissant les rayons des petits ions Rpetit = 88 pm et du  paramètre de maille
a = 526,5 pm, calculer les rayons des grands ions Rgrand.

c- Déterminer la distance entre les ions Cu+ / Cu+, Cu+ / O- -, O- - / O- -.  

d- Déterminer l’espace entre les ions Cu+ / Cu+, Cu+ / O- -, O- - / O- -.  

e- Donner la coordinance O / O , Cu+ / Cu+, Cu+ / O-.

 


4- Etude d’une pérovskite. On donne la représentation réelle du cristal de pérovskite CaTiO3.
Sachant que les rayons ioniques sont : Ca+ + = 99 ; Ti++++ = 71 pm ; O- - = 140.

a- Observer la figure ci-contre, compter les ions et attribuer leur nom.

b- Donner les ions en contact, calculer a (préciser les ions en contact dans les figures 1 et 2).

c- Calculer la distance puis l’espace noir-gris clair et noir-gris.

d- Calculer la distance puis l’espace gris clair-gris clair et gris clair-gris.

e- Calculer la distance puis l’espace gris-gris.

f- Dessiner sur la figure 1 le vecteur qui permet de passer de la figure 1 à la figure 2.

g- Dans la figure 1, donner le type de site occupé par l’ion gris.
Calculer les rapports R+ / R- et en déduire si les ions gris et gris clair sont en contact.

h- Quelle est la coordinance noir-gris clair ? Calculer le rapport R+ / R-?
Expliquer en précisant ce qui impose la taille de la maille.

 


5- Cristaux moléculaires. Le diiode cristallise selon les vues proposées et sachant qu'il cristallise dans un système de type
orthorhombique avec     a = 978    b = 469     c = 714 en pm.

           

a- Montrer qu'il y a 8 atomes par maille.
b- A partir du résultat précédent calculer la compacité sachant que RI = 175 pm.
c
- A partir du résultat précédent calculer la compacité sachant que MI = 126,9 g.mol-1.


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