iv
Exercices de chimie des solides
4 Structure électronique des solides. Oxydes
43
Exercice 4.1. Diagramme de bandes de l’alumine Al 2 O 3 . . . . . . . 44
Exercice 4.2. Diagramme de bandes de le la silice SiO 2 . . . . . . . . 46
Exercice 4.3. Diagramme de bandes des delafossites ABO 2 . . . . . . 47
Exercice 4.4. Diagramme de bandes du dioxyde de platine PtO 2 ,
de structure rutile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Exercice 4.5. Structure de bandes des trioxydes et des bronzes
de tungstène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Exercice 4.6. Diagramme de bandes des pérovskites . . . . . . . . . . 53
5 Thermodynamique de l’état solide
55
Exercice 5.1. Diagrammes d’Ellingham de systèmes d’oxydes.
Application à la synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Exercice 5.2. Constante de la loi d’action des masses.
Relation d’Ulich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Exercice 5.3. Diagrammes d’Ellingham.
Réduction du dioxyde de titane TiO 2 . . . . . . . . . . 65
Exercice 5.4. Équilibres des oxydes de fer . . . . . . . . . . . . . . . 73
Exercice 5.5. Solubilité de l’oxygène dans l’argent . . . . . . . . . . . 78
Exercice 5.6. Solutions régulières. Énergie d’interaction . . . . . . . . 82
Exercice 5.7. Purification d’un gaz par le zirconium . . . . . . . . . . 85
Exercice 5.8. Système fer-carbone. Activité du carbone . . . . . . . . 87
Exercice 5.9. Système argent-cuivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6 Défauts ponctuels dans les solides stœchiométriques
107
Exercice 6.1. Défauts dans un cristal métallique . . . . . . . . . . . . 108
Exercice 6.2. Défauts de Schottky et défauts de Frenkel
dans la zircone ZrO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Exercice 6.3. Concentration des lacunes intrinsèques
dans la zirone ZrO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Exercice 6.4. Défauts électroniques dans la zircone . . . . . . . . . . 114
7 Défauts ponctuels dans les solides non stœchiométriques
117
Exercice 7.1. Non stœchiométrie du spinelle MgAl 2 O 4 . . . . . . . . 118
Exercice 7.2. Défauts dans les oxydes déficitaires en oxygène . . . . . 119
Exercice 7.3. Non stœchiométrie et défauts dans le dioxyde
de titane TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Exercice 7.4. Défauts dans l’oxyde supraconducteur YBa 2 Cu 3 O 7−x 125
Exercice 7.5. Défauts interstitiels dans les oxydes
déficitaires en oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Exercice 7.6. Défauts dans le dioxyde de niobium, conducteur
et excédentaire en oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Exercice 7.7. Défauts dans la zircone non stœchiométrique . . . . . . 136
Exercices de chimie des solides
4 Structure électronique des solides. Oxydes
43
Exercice 4.1. Diagramme de bandes de l’alumine Al 2 O 3 . . . . . . . 44
Exercice 4.2. Diagramme de bandes de le la silice SiO 2 . . . . . . . . 46
Exercice 4.3. Diagramme de bandes des delafossites ABO 2 . . . . . . 47
Exercice 4.4. Diagramme de bandes du dioxyde de platine PtO 2 ,
de structure rutile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Exercice 4.5. Structure de bandes des trioxydes et des bronzes
de tungstène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Exercice 4.6. Diagramme de bandes des pérovskites . . . . . . . . . . 53
5 Thermodynamique de l’état solide
55
Exercice 5.1. Diagrammes d’Ellingham de systèmes d’oxydes.
Application à la synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Exercice 5.2. Constante de la loi d’action des masses.
Relation d’Ulich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Exercice 5.3. Diagrammes d’Ellingham.
Réduction du dioxyde de titane TiO 2 . . . . . . . . . . 65
Exercice 5.4. Équilibres des oxydes de fer . . . . . . . . . . . . . . . 73
Exercice 5.5. Solubilité de l’oxygène dans l’argent . . . . . . . . . . . 78
Exercice 5.6. Solutions régulières. Énergie d’interaction . . . . . . . . 82
Exercice 5.7. Purification d’un gaz par le zirconium . . . . . . . . . . 85
Exercice 5.8. Système fer-carbone. Activité du carbone . . . . . . . . 87
Exercice 5.9. Système argent-cuivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6 Défauts ponctuels dans les solides stœchiométriques
107
Exercice 6.1. Défauts dans un cristal métallique . . . . . . . . . . . . 108
Exercice 6.2. Défauts de Schottky et défauts de Frenkel
dans la zircone ZrO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Exercice 6.3. Concentration des lacunes intrinsèques
dans la zirone ZrO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Exercice 6.4. Défauts électroniques dans la zircone . . . . . . . . . . 114
7 Défauts ponctuels dans les solides non stœchiométriques
117
Exercice 7.1. Non stœchiométrie du spinelle MgAl 2 O 4 . . . . . . . . 118
Exercice 7.2. Défauts dans les oxydes déficitaires en oxygène . . . . . 119
Exercice 7.3. Non stœchiométrie et défauts dans le dioxyde
de titane TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Exercice 7.4. Défauts dans l’oxyde supraconducteur YBa 2 Cu 3 O 7−x 125
Exercice 7.5. Défauts interstitiels dans les oxydes
déficitaires en oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Exercice 7.6. Défauts dans le dioxyde de niobium, conducteur
et excédentaire en oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Exercice 7.7. Défauts dans la zircone non stœchiométrique . . . . . . 136