Exercices de chimie des solides
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Exercice 4.5. Structure de bandes des trioxydes
et des bronzes de tungstène
Proposer un diagramme de bandes pour le bronze de tungstène Na 0,25 WO 3
qui a une structure de type pérovskite ABO 3 dont les sites A ne sont pas
totalement occupés.
Le schéma de bande du trioxyde de tungstène est représenté sur la figure 4.26 (Chimie des solides, p. 195). C’est un oxyde isolant dont le gap est
voisin de 3 eV. La bande de valence est constituée par les bandes anioniques
σ s , σ p et π p qui se recouvrent. Cette large bande est totalement pleine, occupée par les 3 × 6 électrons des 3 atomes d’oxygène et les 6 électrons du
tungstène. La bande suivante est la bande cationique t 2g vide.
L’insertion de x atomes de sodium dans la structure trioxyde se traduit
par l’occupation d’une fraction des sites A de la structure pérovskite et la
formation du composé Na x WO 3 . Cela correspond au composé que l’on peut
représenter par (Na
+ ) x (WO 3 )
x− . Il y a apparition de x électrons dans la
bande initialement vide t 2g : l’oxyde est devenu métallique. Le schéma de
bandes précédent est modifié comme il suit.
La bande t 2g , initialement vide, devient partiellement occupée par les x
électrons des x atomes de sodium : x Na → x Na
+ + x e
− . Ces composés,
appelés bronzes en raison de leur couleur, présentent des propriétés supraconductrices à des températures pouvant atteindre 5 K.
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Exercice 4.5. Structure de bandes des trioxydes
et des bronzes de tungstène
Proposer un diagramme de bandes pour le bronze de tungstène Na 0,25 WO 3
qui a une structure de type pérovskite ABO 3 dont les sites A ne sont pas
totalement occupés.
Le schéma de bande du trioxyde de tungstène est représenté sur la figure 4.26 (Chimie des solides, p. 195). C’est un oxyde isolant dont le gap est
voisin de 3 eV. La bande de valence est constituée par les bandes anioniques
σ s , σ p et π p qui se recouvrent. Cette large bande est totalement pleine, occupée par les 3 × 6 électrons des 3 atomes d’oxygène et les 6 électrons du
tungstène. La bande suivante est la bande cationique t 2g vide.
L’insertion de x atomes de sodium dans la structure trioxyde se traduit
par l’occupation d’une fraction des sites A de la structure pérovskite et la
formation du composé Na x WO 3 . Cela correspond au composé que l’on peut
représenter par (Na
+ ) x (WO 3 )
x− . Il y a apparition de x électrons dans la
bande initialement vide t 2g : l’oxyde est devenu métallique. Le schéma de
bandes précédent est modifié comme il suit.
La bande t 2g , initialement vide, devient partiellement occupée par les x
électrons des x atomes de sodium : x Na → x Na
+ + x e
− . Ces composés,
appelés bronzes en raison de leur couleur, présentent des propriétés supraconductrices à des températures pouvant atteindre 5 K.