L'ETAT SOLIDE

L'ETAT SOLIDE

Les différent états de la matière

L'état gazeux = forme diluée

énormémt agitat° thermq => mvmt perpetuel
- collis° des molécules entre elles
- distance parcourue par matière très grande par/ à taille de particule
NRJ cinétq prédominante (NRJ potentielle d'intéract° VdW existe très ponctuellement qd collis°)
gaz parfait = comportement simplifier des gaz

L'état liquide

état - bien connu de la matière -> comportemt intermédiaire (compétit° entre agitat° thermq et cohés°)
Agitat° thermq et cohés° agissent
distance parcourue bcp + faible q ds gaz (ordre de grandeur de sa taille en abs d'agitat°)
NJR cinétq + NRJ d'intéract° entre molécules
diff par / au gaz :
- surface bien définie
- "évaporat°" = vaporisat° au dessus de la surface du liquide (état d'équilibre avec espace situé au dessus à partir d'1 certaine press° de vapeur saturante (=qd ferme pot) = molécule d'eau se libère de l'attract° d'autres molécules pour aller diffuser qd il y a déséquilibre entre P° exterieur et P° du liquide = phénomène naturel
- capacité de s'écouler -> viscosité (force de VdW) = résistance à l'écoulement (+ molécule s'attirent + diff de s'écouler). Viscosité dimin qd T° augm. du fait qu'on romp liaison VdW.
  - capilarité = intéract° entre molécule et paroies et si intéract° l'emporte, liquide monte)

L'état solide cristallisé = état ordonné (le seul)

bcp - de mvmt -> uniqmt vibrat°
agitat° thermq faible : force de cohés° qui prédominent
solide amorfe = liquide figé, refroidi très brutalement. Peut y avoir un ordre mais sur une courte distance (rupture rapide de l'ordre à longue distance

L'état ordonné = état solide cristallisé

Notions

cristal = collect° d'objet identq appelés motifs q se représente tradi sur très gde distance = ordre sur une gde distance = solide rigoureusement ordonné
nœud = posit° des motifs dans l'espace
répétit° du motif par translat° ou par symétrie
réseau cristallin = assemblage de lignes fictives q rend compte de la répétit° des noeuds et q va matérialiser les vecteurs de translat°
Maille = parallélogramme formé par vecteurs du réseau = entité se répétant par translat°
masse volumq = même à état macro (mole de maille) qu'à état micro (1 maille)
on dit que at = sphère de rayon = distance maxi entre e- le + externe et le noyau et s'empilent de façon a ê en contact les 1 avec les autres.
(dure = atome sphérq de rayon fini indéformable)
maille élémentaire = + ptte maille qui permet de retrouver le réseau
site interstitiels = point ds lequel on peut positionner des at en empilant par dessus (soit B ou C) = éventuellement dispo pour insert° d'autres atomes
plan compact = at aussi serré les 1 que les autres (6 1er voisins tangents)(empilement compact = empilement de plan compact imposé par structure sphérq)
Compacité = volume occupé par matière dans la maille sur le volume de la maille-> tenir compte du nombre d'at pour 1 maille et de son volume

Empilements compacts
Compacité de 74% et 26% vide

Réseau hexagonal compact (HC) = Empilement ABA = prisme droit à base hexagonale
Détermine 1 maille hexagonale

Réseau cubique face centrées (CFC) = Empilement ABC-ABC

Empilements non compacts

Réseau cubique centré (CC) -> chq at au centre d'1 cube formé par 8 autres at
Compacité = 68%

Réseau cubique simple (CS)
Compacité = 52% = à peu près moitié espace constitué de vide = struct très peu compact = très rare ds nature, ponctuelle, peu stable

Allotropie, alliage et sites cristallographiques

Allotropie

= Matière pas figé -> un élémt peut se figer ss diff formes de cristallisat° = formes allotroq
-> dépend de T°, P°, taille et dimens° de l'échantillon de matière lors de leur format°

Alliage

Qd besoin de prop particulière -> mélanges -> prop intermédiaires
En chimie = "solut° solide" -> 1 élément majoritaire et mélange macroscopqmt homogène (qui se fait à état liquide)

Alliage de substitut°

Atomes du réseau initial remplacé par at d'1 autre élémt
at de remplacement peuvent se disposer au hasard ou former une struct bien précise :
- sous struct = celle des élémnt inséré
- sur sruct = celle élémnt initial
formule brute de l'alliage = A1-xBx (x en pourcentage de mole)
pour substitut° -> at à peu près même taille

Alliage d'insertion

accueil d'at dans espace interstitiels
site interstitiel = site cristallographique
formule brute de l'alliage = ABx
Faut que at est rayon taille égal ou légèrement sup à dimens° du rayon de l'espace dispo pour que le réseau soit stable

Site cristallographique

Site octaédrique

chq centre d'arête = site Oh
nOh = 4 sites/maille -> même nb de Oh q de motif dans un réseau CFC

Site tétraédrique

Chq at s'insérant -> 4 1er voisin
8 site Td par maille CFC au centre des 8 cubes de côté a/2
2x + de site Td q de site Oh et que de nb de motifs/maille
taille site Td < site Oh

Site cubique

au centre réseau CS -> réseau cubq = 1 at à 8 voisin = site bcp + gros
Utilisé pour alliage te pour décrire les solides ioniques de type AB

Cristaux ioniques AB cubiques

on imagine q taille an°>cat°
3 façons de représenter chq maille
Selon façon dont cristaux se forment : struct légèremnt diff

Maille CFC type NaCl

Pour décrire ce réseau : On a 2 ss réseaux CFC imbriqués et décalés l'1 par / à l'autre d'1/2 arête (a/2) du cube
Stoech 1:1 avec Z=4 NaCl/maille
chq ion entourés par 6 ions de signe opp et situé ds un site Oh = coordinence 6-6
- r+/r- >= 0,41

Maille CFC type ZnS-Blende

On a 2 ss réseau CFC imbriqués et décalés de asqrt(3)/4 selon la diagonale du cube
Stoech 1:1 avec Z= 4
Chq ions = au centre d'1 Td formé par ions de signes opp. Chq ion entouré par 4 ions de signe opp (moitié des site Td) = coordinence 4-4
r+/r- >=0,23

Maille CS type CsCl

On a 2 ss réseaux CS imbriqués et décalés d'1/2 diagonale du cube
Stoech 1:1 avec Z = 1 ClCs/maille
Chq ion = entouré par 8 ions signe opp = chq ions ds site cubq = coordinence 8-8
r+/r- >= 0,73
.+ de place ds site cbq que ds Td ou Oh.