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CHAPITRE
Solides cristallins
L’essentiel du cours
Le carbone à l’état solide prend différentes formes ayant des propriétés physiques très variées.
Ces différences ont-elles une explication dans la structure atomique de ces solides ?
Contexte
Les différentes formes du carbone pur à l’état solide sont :
• le graphite ;
• le diamant ;
• les fullerènes, les nanotubes de carbone, le graphène ;
• les formes semi-cristallines (noir de carbone, fibres de carbone) ;
• le carbone amorphe vitreux.
Le diamant est un matériau très dur, transparent à la lumière et isolant électrique. Le graphite
se rompt facilement par clivage, est opaque et de couleur noire, et conduit l’électricité. Les nanotubes de carbone et le graphène sont des nanomatériaux possédant des propriétés électriques et
mécaniques remarquables.
Toutes ces formes du carbone ont comme point commun de comporter des liaisons covalentes
carbone-carbone.
Graphite
Fullerène
Nanotube
Figure 25.1. Liaisons covalentes dans des formes cristallines du carbone.
1 Solides cristallins et amorphes
Dans un solide, les entités chimiques (atomes, molécules ou ions) ont des positions relatives fixes,
du moins en l’absence de contrainte mécanique. Elles sont toutefois soumises à une agitation
thermique, sous la forme de petits mouvements de vibration autour de leur position moyenne. On
distingue les solides cristallins et amorphes.
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