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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 311 — #319
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ORIGINE DE LA COHÉSION DES SOLIDES
Les interactions stabilisantes entre atomes voisins (= diminution de l’énergie potentielle du
système) dans un solide sont commodément rassemblées en cinq types et correspondent à
quelques grandes catégories de cristaux dont les caractéristiques physiques sont bien distinctes. Il s’agit des interactions de type métallique, ionique (coulombienne), covalente,
de van der WAALS et liaison hydrogène. Leurs caractéristiques énergétiques sont données
table 6.1.
Interaction
<Énergie> / kJ·mol −1
Ionique
100 – 600
Covalente
200 – 800
Métallique
100 (sodium) – 800 (tungstène)
van der WAALS
≈ 5 – 10
Liaison hydrogène
10 – 30
TABLE 6.1 – Types d’interactions attractives dans un solide
Ainsi dans un solide les positions d’équilibre des atomes correspondent aux positions de
l’espace où l’énergie potentielle est minimale. Les caractéristiques énergétiques et directionnelles (existence d’une direction privilégiée ou non) de ces interactions permettent de
justifier certaines propriétés des différents types de solides.
Énergétiquement, cette somme des interactions attractives et répulsives conduit à une courbe
dont l’allure générale est donnée figure 6.9. L’énergie du système dans la position d’équilibre
(D e ) et la position d’équilibre (r e ) dépendent de la nature des interactions. D e est maximale
en valeur absolue et r e minimale pour des interactions attractives d’énergie élevée comme les
interactions covalente, métallique et ionique.
r
E
D e
r e
r
E
Interaction
attractive
(coulombienne)
Interaction
répulsive
(Pauli)
Forme du potentiel
d'interaction résultant
FIGURE 6.9 – Interactions d’attraction et de répulsion entre atomes dans un solide
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ORIGINE DE LA COHÉSION DES SOLIDES
Les interactions stabilisantes entre atomes voisins (= diminution de l’énergie potentielle du
système) dans un solide sont commodément rassemblées en cinq types et correspondent à
quelques grandes catégories de cristaux dont les caractéristiques physiques sont bien distinctes. Il s’agit des interactions de type métallique, ionique (coulombienne), covalente,
de van der WAALS et liaison hydrogène. Leurs caractéristiques énergétiques sont données
table 6.1.
Interaction
<Énergie> / kJ·mol −1
Ionique
100 – 600
Covalente
200 – 800
Métallique
100 (sodium) – 800 (tungstène)
van der WAALS
≈ 5 – 10
Liaison hydrogène
10 – 30
TABLE 6.1 – Types d’interactions attractives dans un solide
Ainsi dans un solide les positions d’équilibre des atomes correspondent aux positions de
l’espace où l’énergie potentielle est minimale. Les caractéristiques énergétiques et directionnelles (existence d’une direction privilégiée ou non) de ces interactions permettent de
justifier certaines propriétés des différents types de solides.
Énergétiquement, cette somme des interactions attractives et répulsives conduit à une courbe
dont l’allure générale est donnée figure 6.9. L’énergie du système dans la position d’équilibre
(D e ) et la position d’équilibre (r e ) dépendent de la nature des interactions. D e est maximale
en valeur absolue et r e minimale pour des interactions attractives d’énergie élevée comme les
interactions covalente, métallique et ionique.
r
E
D e
r e
r
E
Interaction
attractive
(coulombienne)
Interaction
répulsive
(Pauli)
Forme du potentiel
d'interaction résultant
FIGURE 6.9 – Interactions d’attraction et de répulsion entre atomes dans un solide
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