Devoir 2 : chimie du solide

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



1- Conditions de stabilité des édifices ioniques.

 

a- R+/R- = 0,155 pour la coordinance 3                     0,224 pour la coordinance 4

   hauteur du triangle
   équilatéral
   h =  2 R- sin 60°
      = 2 R- √3/2 et 2/3 h
      = R+ + R-
  
en divisant par R-
   [2/3 (2 R- √3/2)] / R-
      = R+ / R- + 1
   R+ / R- = 2/√3 - 1

   R+ / R- = 0,155

pour faciliter les calculs, on considère le cube virtuel
(cliquer sur "style" puis "boîte englobante")

alors diagonale de la face  = 2 R-
côté du cube = 2 R- / √2 = R- √2
les calculs dans le cube étant largement utilisés,
cette présentation permet de simplifier les équations
diagonale du cube virtuel / 2 = R+ + R-
diagonale du cube virtuel / 2 = (R- √2) √3 / 2 = R- √3 / √2
en divisant par R-             

R+ / R- = √3 / √2 - 1 = 0,224

b- La valeur 1 proposée pour la coordinance 12 montre que l'atome au centre du cuboctaèdre est de même taille que tous ceux qui
l'entourent.
La valeur 1,366 correspond à une inversion de la tailles des ions (les ions positifs sont plus gros) et la valeur est l'inverse
de celle de la coordinance 8 soit 1 / 0,732 = 1,366.

c- Si R+/R- = 1,5     on poursuit le raisonnement précédent et la valeur est l'inverse de celle de la coordinance 6 soit 1 / 0,414 = 2,414.
La coordinance 6 avec inversion de la taille des ions conduit à un rapport compris entre 1,366 et 2,414 qui encadre bien 1,5.


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