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Chapitre 8 : Substitutions dans les solides. Dopage
Exercice 8.1. Défaut de substitution
Écrire les réactions d’incorporation de NaCl et YF 3 dans CaCl 2 d’une
part, et dans CaS d’autre part. Préciser, dans chaque cas, la condition d’électroneutralité. Donner la formule générale de chacun des composés obtenus.
a) Substitution dans CaCl 2
• par NaCl
– formation de lacunes anioniques :
la substitution du calcium divalent par le sodium monovalent
entraîne un déficit de chlore, ce qui fait apparaître des lacunes
anioniques :
NaCl
Cl/Ca=2
− −−−−− → Na
Ca + Cl
×
Cl + V
•
Cl
La condition d’électroneutralité est :
Na
Ca
= [V
•
Cl ]
La réaction de substitution s’écrit :
(1 − x) CaCl 2 + x NaCl → Ca 1−x Na x Cl 2−x
– formation d’interstitiels cationiques :
la moitié du sodium inséré va se localiser en position interstitielle
pour respecter la règle de conservation des sites normaux :
2 NaCl
Cl/Ca=2
− −−−−− → Na
Cl + 2Cl
×
Cl + Na
•
i
avec la condition d’électroneutralité :
Na
Ca
= [Na
•
i ]
La réaction de substitution s’écrit :
(1 − x) CaCl 2 + 2x NaCl → Ca 1−x Na 2x Cl 2 (≡ Ca 1−x Na x [Na x ] i Cl 2 )
• par YF 3
L’yttrium étant trivalent, les défauts symétriques du cas précédent,
lacunes cationiques ou interstitiels anioniques, doivent apparaître.