Chimie
inorganique
descriptive

Énoncé

Index

Je consulte
des ressources
sur iut en ligne

J'envoie des commentaires
sur la ressource

Devoir 2 : chimie inorganique descriptive

Correction du devoir 2 : Exercice 4 ...

On vous propose, pour chaque question, un début de réponse pour vous aider.

4- Relations structure-propriétés

a- On utilise le terme structure qui se réfère à l'organisation de la matière à différents niveaux et suivant l'échelle de mesure adoptée les modèles à utiliser ne seront pas les mêmes. Définir les différents types de structure sur l'échelle proposée en indiquant les zones correspondantes. b- Définir l'ensemble des propriétés spécifiques des métaux. c- Indiquer sur le diagramme proposé la (ou les différentes) phase(s) en présence dans les différentes zones 1, 2, 3 et 4 du diagramme (utiliser les mots : austénite, cémentite, ferrite et perlite). Les termes austénite, ferrite et martensite pourront être utilisés s'ils sont définis. d- Si l'on dispose d'un binaire fer/carbone à 0,25% de carbone, à quelle température minimale (lue sur le diagramme) doit-on le porter pour effectuer une trempe ? Décrire les phénomènes qui interviennent et qui rendent l'acier plus dur. e- A quelle température maximale peut-on le porter pour effectuer un revenu ? Décrire les phénomènes qui interviennent et qui rendent l'acier plus dur mais non cassant.

f- Décrire la transition vitreuse à partir d'un diagramme représentant l'évolution du volume en fonction de la température. Décrire le diagramme pour un composé ne présentant pas ce phénomène de transition vitreuse puis celui du verre. g- Etude d'un spinelle ci-contre qui représente la maille élémentaire de la magnétite. Préciser la nature des ions de cette maille (O2-, Fe3+ et Fe2+) et ce qui différencie les deux ions fer de même charge. Sachant que le moment magnétique d'un ion Fe3+ est de 5 magnétons de Bohr (5 μB) et celui des ions Fe2+ de 4 μB, montrer que le moment résultant n'est pas nul et explique les propriétés magnétiques de ce type de composés.

a- On utilise le terme structure qui se réfère à l'organisation de la matière à différents niveaux et suivant l'échelle de mesure adoptée les modèles à utiliser ne seront pas les mêmes.
Définir les différents types de structure sur l'échelle proposée en indiquant les zones correspondantes.

10-11	10-10	10-9	10-8	10-7	10-6	10-5	10-4	10-3	10-2 m
structure atomique		nanostructure		microstructure			macrostructure

Les propriétés de ces composés inorganiques sont intimement liées à ...                            c'est à vous de continuer ....

b- Les métaux sont les éléments chimiques qui possèdent un ensemble de propriétés spécifiques :
• une bonne conductivité thermique,
• une bonne conductivité électrique qui diminue avec la température,
• une certaine élasticité,
• un éclat métallique,
• des oxydes basiques

A l'état solide, les métaux sont formés de cristaux dont la cohésion est assurée par ...
Les alliages sont préférés aux métaux purs, car ils permettent d'améliorer ...
Un alliage est un mélange de ...                                                                                                                c'est à vous de continuer ....

c- Prenons l'exemple d'un acier courant qui est un alliage de fer et de carbone contenant moins de 2,2% de carbone (si la teneur en
carbone est supérieure à 2,2%, l'alliage est appelé fonte) :

• A température ambiante, l'acier est constitué de cristaux de ferrite. Au delà de cette zone, il est constitué de cristaux  de ferrite et de cristaux cémentite plus ou moins bien organisés. • Si le mélange est à 0,77% de carbone, il a une structure ... • Au delà de 0,77% de carbone, la structure ...                            c'est à vous de continuer ....

Il est important de noter que le fer α est un réseau cubique ...

d- On dispose d'un binaire à 0,25% de carbone, le chauffage jusqu'à une température de ... pour être dans le domaine de la structure austénitique. La température est maintenue un certain temps pour atteindre un équilibre ... Les cristaux de fer changent de structure et deviennent cubiques centrés. Mais le carbone n'ayant pas le temps de diffuser, il reste enclavé dans la maille, et on se trouve avec une phase différence de la ferrite, appelée martensite.                                                  c'est à vous de continuer ....

e- Après la trempe, l'acier a une bonne dureté mais il est trop cassant par suite de la présence de contraintes internes. Pour réduire ces contraintes, sans nuire à la dureté, il faut le porter un certain temps à une température suffisante, mais inférieure à celle entrainant un début de changement de structure ... Cette opération est appelée revenu ...                                                                       c'est à vous de continuer ....

Considérons le refroidissement d'un solide fondu conduisant à un solide cristallin : Au cours de la baisse de température, le volume diminue avec une pente p1. A la température du liquidus, le liquide commence à cristalliser et le volume diminue brutalement. Lorsqu'il n'y a plus de liquide, le solide continue de se refroidir et le volume diminue encore, avec une pente p2 (avec p2 < p1). Considérons le refroidissement d'un solide fondu conduisant à un verre amorphe : Au cours de la baisse de température, le volume diminue avec une pente p1 ...                   c'est à vous de continuer ....

g- La figure ci-contre représente la maille élémentaire de la magnétite :   • On indique les différents ions (oxygène et fer) présents dans cette maille      qui sont O2- (cubique F), Fe2+ et Fe3+ (au milieu d'une arrête et dans un site      tétraédrique) ...    • On représente par des vecteurs le champ magnétique de chacun des      ions Fe avec un champ magnétique appliqué symbolisé par une flèche      sur la figure. On constate que le champ résultant n'est pas nul :    • le moment magnétique des ions situés dans les sites ...    • le moment magnétique des ions situés dans les sites ...

Sachant que le moment magnétique d'un ion Fe³⁺ est de 5 magnétons de Bohr (5 μB) et celui des ions Fe²⁺ de 4 μB.
Le moment magnétique résultant n'est donc pas nul, il est égal au moment magnétique net ...              c'est à vous de continuer ....

  Pour plus de détails cliquer sur la première ligne de correction mais seulement si vous ne trouvez pas !