7.3 Structure du graphite
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Dans la figure ci-dessous, l’organisation des atomes de carbone dans le plan z ϭ 1/2 est cette
fois représentée. Comme précédemment, les atomes de carbone forment des hexagones reliés
entre eux par les sommets et chaque atome de carbone possède trois voisins (Plan de type B).
La structure du graphite consiste donc en l’empilement de plans parallèles d’hexagones
réguliers dans la direction z. De plus, les hexagones formés dans le plan z ϭ 1/2 sont décalés
de ceux qui sont présents dans le plan z ϭ 0 (ou1).
c) Les premières distances C-C intéressantes pour étudier la cohésion de cette structure sont : la
distance C-C au sein des plans de type A et de type B : d 1 (C-C) et d 2 (C-C). En utilisant la projection de la maille élémentaire réalisée dans la question 1, nous pouvons voir que la distance d 1 (CC) dans le plan z ϭ 0 (ou 1) est égale à celle dans le plan z ϭ 1/2 (d 2 (C-C)).
Le plan de base de la maille hexagonale du graphite est un losange formé par la juxtaposition de
deux triangles équilatéraux de côté a ϭ 2,46 Å. La distance d 1 (C-C) est donc égale aux deux
tiers de la hauteur du triangle équilatéral :
d 1 (C-C) ϭ
Å
Cette distance d 1 (C-C) est très proche de la longueur de la liaison C-C trouvée dans le cycle
benzénique (liaison aromatique l(C-C) ϭ 1,40 Å). Ainsi, chaque atome de carbone est fortement
lié par covalence à trois autres atomes appartenant à un même plan (hybridation sp 2 ).
La deuxième distance C-C intéressante pour étudier la cohésion de cette structure est la distance
entre deux plans d’hexagones d 3 (C-C) (3 ième figure de la question b). En effet, les plans parallèles d’hexagones réguliers s’empilent dans la direction z et se situent en z ϭ 0 ; z ϭ 1/2, z ϭ 1 ;
z ϭ 3/2... Ils sont donc distants d’une distance d 3 (C-C) ϭ
Å. Les plans parallèles
a
Plan B
→
b
→
z
d 3 (C-C)
Plan B
Plan A
Plan A
a
C en z=0 et z=1
C en z=1/2
→
b
→
d 1 (C-C)
d 2 (C-C)
2
3
-- - a
2
a
2
-- -
2
–
2
3
-- -
3a
2
--------- -
1,42
=
=
c
2
-- -
3,34
=
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Dans la figure ci-dessous, l’organisation des atomes de carbone dans le plan z ϭ 1/2 est cette
fois représentée. Comme précédemment, les atomes de carbone forment des hexagones reliés
entre eux par les sommets et chaque atome de carbone possède trois voisins (Plan de type B).
La structure du graphite consiste donc en l’empilement de plans parallèles d’hexagones
réguliers dans la direction z. De plus, les hexagones formés dans le plan z ϭ 1/2 sont décalés
de ceux qui sont présents dans le plan z ϭ 0 (ou1).
c) Les premières distances C-C intéressantes pour étudier la cohésion de cette structure sont : la
distance C-C au sein des plans de type A et de type B : d 1 (C-C) et d 2 (C-C). En utilisant la projection de la maille élémentaire réalisée dans la question 1, nous pouvons voir que la distance d 1 (CC) dans le plan z ϭ 0 (ou 1) est égale à celle dans le plan z ϭ 1/2 (d 2 (C-C)).
Le plan de base de la maille hexagonale du graphite est un losange formé par la juxtaposition de
deux triangles équilatéraux de côté a ϭ 2,46 Å. La distance d 1 (C-C) est donc égale aux deux
tiers de la hauteur du triangle équilatéral :
d 1 (C-C) ϭ
Å
Cette distance d 1 (C-C) est très proche de la longueur de la liaison C-C trouvée dans le cycle
benzénique (liaison aromatique l(C-C) ϭ 1,40 Å). Ainsi, chaque atome de carbone est fortement
lié par covalence à trois autres atomes appartenant à un même plan (hybridation sp 2 ).
La deuxième distance C-C intéressante pour étudier la cohésion de cette structure est la distance
entre deux plans d’hexagones d 3 (C-C) (3 ième figure de la question b). En effet, les plans parallèles d’hexagones réguliers s’empilent dans la direction z et se situent en z ϭ 0 ; z ϭ 1/2, z ϭ 1 ;
z ϭ 3/2... Ils sont donc distants d’une distance d 3 (C-C) ϭ
Å. Les plans parallèles
a
Plan B
→
b
→
z
d 3 (C-C)
Plan B
Plan A
Plan A
a
C en z=0 et z=1
C en z=1/2
→
b
→
d 1 (C-C)
d 2 (C-C)
2
3
-- - a
2
a
2
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2
–
2
3
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3a
2
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1,42
=
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c
2
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3,34
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