L’essentiel du cours 669
Dans l’exemple bidimensionnel ci-dessus, il y a un atome appartenant en propre à la maille carrée.
Les atomes situés sur les sommets de la maille appartiennent chacun à 4 mailles. La population
est donc 1 +
4
4 = 2 atomes par mailles.
Lorsqu’une maille contient des atomes ou des ions d’éléments chimiques différents, on
calcule la population pour chacun d’entre eux.
La coordinence d’un atome est le nombre de ses plus proches voisins.
Définition : Coordinence d’un atome
Sur l’exemple ci-dessus, on remarque que tous les atomes ont le même voisinage. Les plus proches
voisins sont situés sur la diagonale de la maille, à une distance
a
√
2
. La coordinence des atomes est
donc 4.
Comment les structures cristallines sont-elles déterminées ?
La structure d’un cristal est déterminée expérimentalement par diffraction de rayons X. L’ordre de
grandeur des distances interatomiques est 100 pm. La longueur d’onde du rayonnement électromagnétique utilisé doit être aussi de cet ordre ou un peu moins (chapitre 2). Des électrons accélérés
sont aussi utilisés dans des expériences de diffraction. L’onde de matière associée à ces électrons
(chapitre 4) doit avoir aussi une longueur d’onde de l’ordre de 100 pm ou moins. Les électrons
interagissent plus fortement avec la matière que les rayons X, ce qui permet de faire des mesures
sur des échantillons très petits (nanométriques).
Les cristaux réels sont-il parfaits ?
Le cristal parfait représente en fait la structure moyenne d’un cristal. Dans la réalité, les atomes
du cristal vibrent autour de leur position moyenne, avec une énergie proportionnelle à la température. Une onde acoustique engendre aussi un déplacement des atomes par rapport à leur position
moyenne. Par ailleurs, il y a souvent des défauts qui apparaissent ici et là dans un cristal, comme
de légères déviations par rapport à la structure cristalline moyenne, des lacunes ou des impuretés.
La structure cristalline est-elle unique pour un corps pur donné ?
Certains corps purs, comme le carbone ou le fer, peuvent adopter des structures cristallines différentes. Cette possibilité est appelée polymorphisme. Des structures différentes d’un même corps
pur, par exemple le diamant et le graphite, sont des variétés allotropiques. La transformation physique permettant de passer d’une variété allotropique à une autre est appelée transition
allotropique.
2 Cristaux métalliques
Nous allons étudier en détail une structure cristalline métallique particulière dont la maille est
cubique : la structure (ou le réseau) cubique à faces centrées (CFC). De nombreux métaux
cristallisent avec cette structure, par exemple Al, Cu et Pt.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Dans l’exemple bidimensionnel ci-dessus, il y a un atome appartenant en propre à la maille carrée.
Les atomes situés sur les sommets de la maille appartiennent chacun à 4 mailles. La population
est donc 1 +
4
4 = 2 atomes par mailles.
Lorsqu’une maille contient des atomes ou des ions d’éléments chimiques différents, on
calcule la population pour chacun d’entre eux.
La coordinence d’un atome est le nombre de ses plus proches voisins.
Définition : Coordinence d’un atome
Sur l’exemple ci-dessus, on remarque que tous les atomes ont le même voisinage. Les plus proches
voisins sont situés sur la diagonale de la maille, à une distance
a
√
2
. La coordinence des atomes est
donc 4.
Comment les structures cristallines sont-elles déterminées ?
La structure d’un cristal est déterminée expérimentalement par diffraction de rayons X. L’ordre de
grandeur des distances interatomiques est 100 pm. La longueur d’onde du rayonnement électromagnétique utilisé doit être aussi de cet ordre ou un peu moins (chapitre 2). Des électrons accélérés
sont aussi utilisés dans des expériences de diffraction. L’onde de matière associée à ces électrons
(chapitre 4) doit avoir aussi une longueur d’onde de l’ordre de 100 pm ou moins. Les électrons
interagissent plus fortement avec la matière que les rayons X, ce qui permet de faire des mesures
sur des échantillons très petits (nanométriques).
Les cristaux réels sont-il parfaits ?
Le cristal parfait représente en fait la structure moyenne d’un cristal. Dans la réalité, les atomes
du cristal vibrent autour de leur position moyenne, avec une énergie proportionnelle à la température. Une onde acoustique engendre aussi un déplacement des atomes par rapport à leur position
moyenne. Par ailleurs, il y a souvent des défauts qui apparaissent ici et là dans un cristal, comme
de légères déviations par rapport à la structure cristalline moyenne, des lacunes ou des impuretés.
La structure cristalline est-elle unique pour un corps pur donné ?
Certains corps purs, comme le carbone ou le fer, peuvent adopter des structures cristallines différentes. Cette possibilité est appelée polymorphisme. Des structures différentes d’un même corps
pur, par exemple le diamant et le graphite, sont des variétés allotropiques. La transformation physique permettant de passer d’une variété allotropique à une autre est appelée transition
allotropique.
2 Cristaux métalliques
Nous allons étudier en détail une structure cristalline métallique particulière dont la maille est
cubique : la structure (ou le réseau) cubique à faces centrées (CFC). De nombreux métaux
cristallisent avec cette structure, par exemple Al, Cu et Pt.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com