Solide Cristallin

Introduction

Ce sont des structures constituées par la succession de feuillets (couches) de telle façon que la distance inter-feuillets soit beaucoup plus importante que celle entre les atomes d’un même feuillet.

Ainsi, une  structure est dite en couches (ou lamellaire) si :

• La distance inter-feuillets est d’environ 3 à 4 Å,

• La distance inter-atomique d’un même feuillet est de l’ordre de 2Å.

Il s’ensuit donc deux types de liaisons :

• Dans un même feuillet, les liaisons sont fortes  (ioniques, covalentes ou métalliques).

• Entre deux feuillets, les liaisons sont faibles (hydrogène ou Van der Waals) donc le clivage est facile dans certaines directions.

Structures types

Structure de type CdI₂

• Description :

Les ions I^- forment un empilement hexagonal compact et les ions Cd²⁺ occupent les sites [6]

d’un plan sur deux (z = 1/4 ou ¾). 

• Représentation :

• Nombre de motifs par maille :

1 motif CdI₂ /pseudo maille

• Coordinence : 3 : 6.

3 pour I^- et 6 pour Cd²⁺

Exemples :MI₂ ; MBr₂ ; M(OH)₂ avec M = Cd, Ca, Fe, Co ….

Structure de type CdCl₂

• Description :

Les ions Cl^- forment un empilement cubique à faces centrées et les ions Cd²⁺ occupent les sites [6] d’un plan sur deux.

• Représentation :

A cause de l’absence d’un plan cationique sur deux, il apparaît  des forces répulsives entre les plans anioniques proches voisins, il en résulte une déformation rhomboédrique selon l’axe C₃. 

• Nombre de motifs par maille :

1 motif CdCl₂ /maille

• Coordinence : 3 : 6.

3 pour Cl^- et 6 pour Cd²⁺

Exemples : MCl₂ (M = Fe, Co, Ni, Mg, Mn) 

Carbone graphite

• Description :

C’est une succession  de couches de structure hexagonale décalées les unes par rapport aux autres. Les liaisons sont covalentes dans un même feuillet (hybridation sp²) et de type Van der Waals entre feuillets (clivage facile).

• Représentation :

Exemple : Nitrure de Bore BN mais avec alternance des plans B et N avec la distance B – N égale à 1,45Å et la distance inter-feuillets égale à 3,45 Å.

Structures covalentes 

Carbone diamant

• Description :

Les cristaux covalents correspondent à des édifices d’atomes liés par des liaisons fortes et dirigées (covalentes). Ce type de cristaux est bien illustré par le carbone diamant. Il s’agit d’un réseau CFC de carbone dans lequel un site [4] sur deux est occupé par les atomes de carbone. On peut aussi le considérer comme 2 réseaux CFC de carbone décalés de (a√3/4) suivant la diagonale principale.

• Représentation :

• Coordinence :

4 avec d_c-c = 1,54 Å et une  hybridation sp³.

Remarque : Contrairement au graphite, le diamant est un isolant (pas d’électrons délocalisés). Il est très dur d’où l’absence de clivage.

Exemple : Si, Ge, Sn (gris).

Structures molEculaires

 Glace hexagonale

• Description :

Les oxygènes forment un hexagonal compact et occupent la moitié des sites [4]. Chaque oxygène est entouré de 4 autres situés aux sommets d’un tétraèdre.

Donc chaque atome d’oxygène est entouré de 4 atomes d’hydrogène :

• 2 appartenant à une molécule d’eau.

• 2 appartenant aux autres molécules.

La cohésion de l’édifice est assurée par des liaisons hydrogène.

• Représentation :

Remarque : L’eau solide (glace) peut exister sous plusieurs formes cristallines (variétés allotropiques) cette variété est la plus stable et s’appelle la tridymite. 

Dioxyde de carbone

• Description :

Le dioxyde de carbone CO₂ se solidifie à – 78°C (carboglace) et cristallise dans une structure CFC. Les 8 molécules occupant les sommets sont parallèles entre elles, celles des centres des faces sont parallèles entre elles.  La cohésion du cristal est due à des interactions de type Van der Waals.

• Représentation :

Solide Cristallin      Chimie Descriptive     Diagrammes Binaires