Devoir 1 : 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- 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.

2- Étude des systèmes cubiques. A partir de la mesure de la masse volumique.
a- Donner le mode du réseau cubique du cuivre si l’on a une masse volumique de 8,93 g.cm-3 et un paramètre de maille a = 361,5 pm
(M = 63,54 g.mol-1).
b- Calculer sa masse volumique théorique et par comparaison avec la valeur expérimentale proposer un type de défauts (le nombre
d’Avogadro est à connaitre).
c- Calculer le rayon de l’atome de Cuivre si l’on prend le modèle idéal des sphères en contact.

3- Les systèmes cristallins. Donner le nom des 7 systèmes cristallins et donner le(s) paramètre(s) minimum pour le définir.

nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….
nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….
nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….
nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….
nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….
nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….
nom : ………………………………….……   paramètre(s) …………………………………….……….

Quels sont les noms et la symbolisation des différents modes possibles ?
……………………………………………………………………………………………………........……….

4- Utilisation des indices de Miller. Compléter le tableau proposé.

 

 

N° des raies

Rapport = d1 / dn

 

plans

h2 + k2 + l2

P

I

F

P

I

F

dhkl

100

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√9

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ne

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

remplir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

422

 

 

 

 

√24

√12

 

Les valeurs indiquées permettent de contrôler le remplissage du tableau et d'éviter les erreurs.
 

5- Étude des systèmes cubiques à partir des données RX.

On donne les valeurs d’un enregistrement sur un appareil RX du composé cristallin LiI de système cubique.

a- Déterminer le mode de réseau et l’indiquer sur la figure proposée.

b- Indiquer les indices de Miller des plans signalés par des pointillés.

c- Trouver pour la raie manquante (n° 9) :  

d- Proposer l’angle donné par l’appareil RX = …….….

dhkl = a / …   ou    d1 / … = ……………………………

plan : …………………                                  (λRX = 154,1 pm)

N° raie

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

angle lu

25,70°

29,76°

42,58°

50,40°

52,81°

61,80°

68,06°

70,08°

..........

83,69°

93,15°

dhkl en pm

      

180,9

              

dhkl = f(a)

                      

plan

                      

6- Relations structure-propriétés.
 

Cocher les cases qui s'appliquent
prioritairement à chacun des composés
(1 case par composé)
conductivité électrique élevée
résistance à la corrosion
  légèreté et bonne résistance mécanique
transmission de la lumière
résistance mécanique élevée
faible conductivité thermique

Composite carbone-carbone (aéronautique)

Acier (bâtiment)

  

Cuivre pur (électricité)

Alumine - Al2O3 (industrie thermique)

 

Verre sodocalcique

Acier inoxydable


7- Métaux et alliages.

a- La conductivité électrique est la plus élevée pour............................................ :
les métaux   
 
les alliages   
 
b- Lorsque la température augmente, la conductivité électrique des métaux... :
augmente   
 
diminue   
 
c- Lequel de ces métaux a une structure cristalline de type cubique centrée... :
Fer α   
 
plomb   
 
cuivre   
 

8- Verres et céramiques.
a- Le verre normal solide à une structure....................................................................... amorphe
 
 cristalline
 
b- Après l'ajout d'oxyde sodium dans un verre à base de silice la température de fusion.. augmente
 
 diminue
 
c- Dans une céramique les liaisons sont préférentiellement......................................... ioniques
 
 ionocovalentes
 
 covalentes
 
d- La conductivité thermique du graphite est plus élevée dans la
    direction parallèle aux feuillets ou perpendiculaire aux feuillets................................		 parallèle
 
 perpendiculaire
 
e- Indiquer sur la figure ci-contre où se trouve le point de transition vitreuse :
9- Semi-conducteurs.

a- Quel type de dopage augmente le nombre d'électrons libres dans un semi-conducteur :
type P   
 
 type N   
 
b- Quel est le nom de la bande d'énergie entre la bande de valence et celle de conduction :
.................................

ou
............

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