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Les cristaux ioniques

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Les cristaux ioniques. Les cristaux ioniques parfaits. Définition :. Un cristal ionique parfait est la répétition triplement périodique d'un motif constitué d'ions (cations et anions). Structure :. Ions symbolisés par des sphères dures , de deux natures :. R + : rayon du cation - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Les cristaux ioniques
Page 2: Les cristaux ioniques

Les cristaux ioniques parfaits

Un cristal ionique parfait est la répétition triplement périodique d'un motif constitué d'ions (cations et anions)

Structure :

Définition :

Ions symbolisés par des sphères dures, de deux natures :

R+ : rayon du cationR- : rayon de l'anion

Dans un cristal ionique :◊ deux ions de même charge ne se touchent pas◊ deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Non vérifié dans certains énoncés …

Page 3: Les cristaux ioniques

Les cristaux ioniques parfaits

Un cristal ionique parfait est la répétition triplement périodique d'un motif constitué d'ions (cations et anions)

Structure :

Définition :

Ions symbolisés par des sphères dures, de deux natures :

R+ : rayon du cationR- : rayon de l'anion

Dans un cristal ionique :◊ deux ions de même charge ne se touchent pas◊ deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Non vérifié dans certains énoncés …

Page 4: Les cristaux ioniques

Les cristaux ioniques parfaits

Un cristal ionique parfait est la répétition triplement périodique d'un motif constitué d'ions (cations et anions)

Structure :

Définition :

Ions symbolisés par des sphères dures, de deux natures :

R+ : rayon du cationR- : rayon de l'anion

Dans un cristal ionique : ◊ deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas ◊ deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Page 5: Les cristaux ioniques

Les cristaux ioniques parfaits

Un cristal ionique parfait est la répétition triplement périodique d'un motif constitué d'ions (cations et anions)

Structure :

Définition :

Ions symbolisés par des sphères dures, de deux natures :

R+ : rayon du cationR- : rayon de l'anion

Dans un cristal ionique :◊ deux ions de même charge ne se touchent pas◊ deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Non vérifié dans certains énoncés …

Page 6: Les cristaux ioniques

Structure :

d = 2.(R+ + R-)

CationAnion

Les cristaux ioniques parfaits

Seule accessible à l’expérience

nécessité d’un modèle qui donne un lien entre R+ et R-, pour pouvoir donner des tables de valeurs de rayons ioniques

Page 7: Les cristaux ioniques

Structure :

d = 2.(R+ + R-)

CationAnion

Les cristaux ioniques parfaits

Seule accessible à l’expérience

nécessité d’un modèle qui donne un lien entre R+ et R-, pour pouvoir donner des tables de valeurs de rayons ioniques

Page 8: Les cristaux ioniques

Structure :

Les cristaux ioniques parfaits

Le plus souvent, R- > R+

• Les anions imposent le type d'empilement• Les cations se placent dans les sites laissés libres par les anions

alcalins : M+

halogènes : X-

Rayons ioniques (pm)

Page 9: Les cristaux ioniques

Structure :

Les cristaux ioniques parfaits

Le plus souvent, R- > R+

• Les anions imposent le type d'empilement• Les cations se placent dans les sites laissés libres par les anions

alcalins : M+

halogènes : X-

Rayons ioniques (pm)

Attention : ce n’est pas toujours le cas …

Page 10: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Page 11: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Page 12: Les cristaux ioniques

Plan de coupe transversal Structure de NaCl

Page 13: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 14: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 15: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 16: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 17: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 18: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 19: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 20: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 21: Les cristaux ioniques

Structure de NaCl

Cl-

Na+

Nombre de Cl- ?

Nombre de Na+ ? 1 + 12.14 = 4

8.18 + 6.

12 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 6 (cation) / 6 (anion)

a = 2. R+ + R−( )

Compacité :

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

pour NaCl : C = 0,637

Page 22: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de NaCl

Cl-

Na+

a = 2. R+ + R−( )

a 2 > 4R−

R+

R−> 2 −1

deux ions de même charge ne se touchent pas

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Page 23: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de NaCl

Cl-

Na+

a = 2. R+ + R−( )

a 2 > 4R−

R+

R−> 2 −1

deux ions de même charge ne se touchent pas

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Page 24: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de NaCl

Cl-

Na+

a = 2. R+ + R−( )

a 2 > 4R−

R+

R−> 2 −1

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

Page 25: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de NaCl

Cl-

Na+

a = 2. R+ + R−( )

a 2 > 4R−

R+

R−> 2 −1

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

Page 26: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de NaCl

Cl-Na+

a = 2. R+ + R−( )

a 2 > 4R−

R+

R−> 2 −1

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

Page 27: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de NaCl

a = 2. R+ + R−( )

a 2 > 4R−

R+

R−> 2 −1

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

Page 28: Les cristaux ioniques

Structure de CsCl

Cs+

Cl-

Page 29: Les cristaux ioniques

Structure de CsCl

Cs+

Cl-

Page 30: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Structure de CsCl

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Page 31: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 32: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 33: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 34: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 35: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 36: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 37: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 38: Les cristaux ioniques

Cs+ Cl-

Nombre de Cl- ?

Nombre de Cs+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

1 + 12.14 = 4

Réseau ? cubique faces centrées

Coordinence ? 8 (cation) / 8 (anion)

a 3 = 2. R+ + R−( )

Vatomes = 43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3

pour CsCl C = 0,644

Structure de CsCl

Page 39: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de CsCl

Cs+ Cl-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

a 3 = 2. R+ + R−( )

a > 2R−

R+

R−> 3 −1

Page 40: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de CsCl

Cs+ Cl-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

a 3 = 2. R+ + R−( )

a > 2R−

R+

R−> 3 −1

Page 41: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de CsCl

Cs+ Cl-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

a 3 = 2. R+ + R−( )

a > 2R−

R+

R−> 3 −1

Page 42: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de CsCl

Cs+ Cl-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

a 3 = 2. R+ + R−( )

a > 2R−

R+

R−> 3 −1

Page 43: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de CsCl

Cs+ Cl-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

a 3 = 2. R+ + R−( )

a > 2R−

R+

R−> 3 −1

Page 44: Les cristaux ioniques

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

a 3 = 2. R+ + R−( )

a > 2R−

R+

R−> 3 −1Cs+ Cl-

Condition de stabilité de structure de CsCl

Page 45: Les cristaux ioniques

Structure de ZnS

S2-Zn2+

Page 46: Les cristaux ioniques

Structure de ZnS

Zn2+

S2-

Page 47: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)€

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Page 48: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)€

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Page 49: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)€

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Page 50: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)€

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Page 51: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)€

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Page 52: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)

Page 53: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)

Page 54: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)

Page 55: Les cristaux ioniques

Nombre de S2- ?

Nombre de Zn2+ ?

8.18 + 6.

12 = 4

Compacité :

Vmaille = a3

C = VatVm

(elle dépend de R+ et de R- )

Réseau ? cubique faces centrées

Structure de ZnS

Zn2+S2-

4

Coordinence ? 4 (cation) / 4 (anion)

1

2

a

23 = R+ + R− =

a 3

4

pour ZnS : C = 0,543

Vatomes = 4.(43 .π.R+3 +

43 .π.R

-3)

Page 56: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de ZnS

Zn2+S2-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

R+ + R− =a 3

4

a 2 > 4R−

R+

R−>

3

2−1

Page 57: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de ZnS

Zn2+S2-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

R+ + R− =a 3

4

a 2 > 4R−

R+

R−>

3

2−1

Page 58: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de ZnS

Zn2+S2-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

R+ + R− =a 3

4

a 2 > 4R−

R+

R−>

3

2−1

Page 59: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de ZnS

Zn2+S2-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

R+ + R− =a 3

4

a 2 > 4R−

R+

R−>

3

2−1

Page 60: Les cristaux ioniques

Condition de stabilité de structure de ZnS

Zn2+S2-

deux ions de signe opposé les plus proches se touchent

deux ions de même charge les plus proches ne se touchent pas

R+ + R− =a 3

4

a 2 > 4R−

R+

R−>

3

2−1