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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 339 — #347
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CRISTAUX MÉTALLIQUES
• les métaux des groupes 3, 4, 5, 6, 7 et 8 adoptent une structure compacte h.c. ou non
compacte c.c. ;
• les métaux des groupes 9, 10, 11 et 12 adoptent une structure compacte : c.f.c., plus rarement h.c..
Ces régularités indiquent que le nombre d’électrons de valence du métal possède un rôle
essentiel dans la structure adoptée par le métal, celle-ci ne repose pas uniquement sur des
considérations géométriques. Si les structures c.f.c. sont le plus souvent régulières, les structures h.c. s’approchent plus ou moins de la structure hexagonale compacte idéale. Cet écart
à l’idéalité peut être évalué en examinant le rapport c/a des structures h.c. analysées par
diffraction des rayons X.
Métal
c
a
c/a
Béryllium
3,58 2,39 1,498
Magnésium
5,21 3,21 1,623
Zinc
4,95 2,66 1,861
Cobalt α
4,08 2,51 1,625
Cadmium
5,62 2,98 1,886
Titane
4,68 2,95 1,586
Maille idéale
1,633
TABLE 6.8 – Paramètres de maille et rapport c/a de quelques métaux courants
Le rapport c/a observé table 6.8 est en général proche de la valeur théorique de la maille
idéale (1,633). Dans le cas du zinc ou du cadmium, les atomes qui se trouvent dans le plan
compact sont plus proches les uns des autres que leurs voisins immédiats situés dans un plan
contigu ; la différence de distance est de l’ordre de 10 % dans le cas du zinc. Ceci indique que
des facteurs autres que géométriques (notamment le nombre d’électrons de la couche externe
d) peuvent avoir une influence non négligeable sur la structure du cristal.
Allotropie
Certains métaux (le scandium, le titane, le fer, le zirconium, le molybdène, le baryum et
l’hafnium) sont susceptibles de se présenter sous différentes variétés allotropiques. Un métal
peut subir une transformation de son réseau sous l’effet de la température, ainsi le titane
est hexagonal compact en dessous de 882 °C et adopte, au-dessus de cette température, une
structure cubique centrée. Un autre exemple est celui du fer pur qui existe sous différentes
formes allotropiques : le fer α qui est la forme stable à température ambiante (jusqu’à 910 °C)
et présente une structure cubique centrée, le fer γ , forme stable entre 910 et 1350 °C qui
présente une structure cubique faces centrées (voir chapitre 1 Transformation de la matière,
page 13 la présentation du phénomène de recalescence du fer)
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CRISTAUX MÉTALLIQUES
• les métaux des groupes 3, 4, 5, 6, 7 et 8 adoptent une structure compacte h.c. ou non
compacte c.c. ;
• les métaux des groupes 9, 10, 11 et 12 adoptent une structure compacte : c.f.c., plus rarement h.c..
Ces régularités indiquent que le nombre d’électrons de valence du métal possède un rôle
essentiel dans la structure adoptée par le métal, celle-ci ne repose pas uniquement sur des
considérations géométriques. Si les structures c.f.c. sont le plus souvent régulières, les structures h.c. s’approchent plus ou moins de la structure hexagonale compacte idéale. Cet écart
à l’idéalité peut être évalué en examinant le rapport c/a des structures h.c. analysées par
diffraction des rayons X.
Métal
c
a
c/a
Béryllium
3,58 2,39 1,498
Magnésium
5,21 3,21 1,623
Zinc
4,95 2,66 1,861
Cobalt α
4,08 2,51 1,625
Cadmium
5,62 2,98 1,886
Titane
4,68 2,95 1,586
Maille idéale
1,633
TABLE 6.8 – Paramètres de maille et rapport c/a de quelques métaux courants
Le rapport c/a observé table 6.8 est en général proche de la valeur théorique de la maille
idéale (1,633). Dans le cas du zinc ou du cadmium, les atomes qui se trouvent dans le plan
compact sont plus proches les uns des autres que leurs voisins immédiats situés dans un plan
contigu ; la différence de distance est de l’ordre de 10 % dans le cas du zinc. Ceci indique que
des facteurs autres que géométriques (notamment le nombre d’électrons de la couche externe
d) peuvent avoir une influence non négligeable sur la structure du cristal.
Allotropie
Certains métaux (le scandium, le titane, le fer, le zirconium, le molybdène, le baryum et
l’hafnium) sont susceptibles de se présenter sous différentes variétés allotropiques. Un métal
peut subir une transformation de son réseau sous l’effet de la température, ainsi le titane
est hexagonal compact en dessous de 882 °C et adopte, au-dessus de cette température, une
structure cubique centrée. Un autre exemple est celui du fer pur qui existe sous différentes
formes allotropiques : le fer α qui est la forme stable à température ambiante (jusqu’à 910 °C)
et présente une structure cubique centrée, le fer γ , forme stable entre 910 et 1350 °C qui
présente une structure cubique faces centrées (voir chapitre 1 Transformation de la matière,
page 13 la présentation du phénomène de recalescence du fer)
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