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Les cristaux : Structure NaCl, exercices corrigés et compacité

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Marie-f_law

10/04/2023

Ens. Scient.

les cristaux

Les cristaux : Structure NaCl, exercices corrigés et compacité

• Les cristaux sont des structures ordonnées à l'échelle microscopique.
• La maille cristalline est l'unité de base répétée dans l'espace pour former un cristal.
• Il existe différents types de mailles cubiques : simple, centrée, à faces centrées.
• La multiplicité Z indique le nombre total d'atomes par maille.
• La compacité mesure le taux d'occupation du volume de la maille par les atomes.

...

10/04/2023

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Réseaux cristallins
Maille cristalline: structure microscopique d'un cristal décrite comme la répétition dans
l'espace d'une forme géométriq

Voir

Calcul de la multiplicité et compacité

La multiplicité Z se calcule en tenant compte de la contribution de chaque atome à la maille :

  • Centre de la maille : contribution de 1
  • Centre d'une face : contribution de 1/2
  • Milieu d'une arête : contribution de 1/4
  • Sommet : contribution de 1/8

Exemples de calcul de Z :

  • Cristal de polonium (cubique simple) : Z = 8 × 1/8 = 1
  • Cristal de fer (cubique centré) : Z = (8 × 1/8) + 1 = 2
  • Cristal d'argent (cubique à faces centrées) : Z = (8 × 1/8) + (6 × 1/2) = 4

La compacité mesure le taux d'occupation du volume de la maille par les atomes. Elle est comprise entre 0 et 1. Une structure est considérée comme compacte si sa compacité est égale à 0,74.

Vocabulaire : La compacité est le rapport entre le volume occupé par les atomes et le volume total de la maille cristalline. Elle permet d'évaluer l'efficacité de l'empilement des atomes dans la structure.

Highlight : Une structure cristalline est considérée comme compacte lorsque sa compacité atteint 0,74, ce qui correspond à l'empilement le plus efficace des atomes dans l'espace.

Réseaux cristallins
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Calcul de la compacité et propriétés macroscopiques

La compacité se calcule avec la formule :

C = (N × V(atome)) / V(maille)

Où N est le nombre d'atomes par maille (Z), V(atome) est le volume d'un atome (4/3 × π × R³), et V(maille) est le volume de la maille (a³ pour un cube).

Pour une maille cubique simple (ex: polonium) :

  • a = 2R (R étant le rayon de l'atome)
  • C = 0,52 (structure non compacte)

Pour une maille cubique à faces centrées (ex: argent) :

  • a = 4R / √2
  • C = 0,74 (structure compacte)

Les propriétés macroscopiques d'un cristal, comme sa masse volumique, dépendent de sa structure microscopique. La masse volumique se calcule par :

ρ = m(maille) / V(maille) = (Z × m(atome)) / a³

Exemple : Pour le polonium (maille cubique simple), avec m(Po) = 3,47 × 10⁻²⁵ kg et a = 190 pm, on obtient ρ = 5,1 × 10³ kg/m³.

Highlight : Plus la compacité d'une maille est élevée, moins il y a de vide entre les atomes, ce qui résulte en une masse volumique plus importante pour le cristal.

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Conclusion sur les propriétés des cristaux

La structure des cristaux à l'échelle microscopique détermine leurs propriétés macroscopiques. La compacité de la maille cristalline influence directement la masse volumique du cristal : une compacité élevée signifie moins d'espace vide entre les atomes, ce qui se traduit par une masse volumique plus importante.

Cette relation entre la structure microscopique et les propriétés macroscopiques est fondamentale en cristallographie et permet d'expliquer de nombreuses caractéristiques des matériaux cristallins. Par exemple, la dureté, la conductivité thermique et électrique, ou encore les propriétés optiques des cristaux sont toutes influencées par l'arrangement des atomes dans la maille.

La compréhension de ces concepts est essentielle pour les étudiants en sciences, notamment en physique et en chimie, car elle permet d'appréhender comment les propriétés des matériaux peuvent être modifiées en altérant leur structure cristalline.

Vocabulaire : La cristallographie est la science qui étudie la formation, la structure et les propriétés des cristaux. Elle est essentielle pour comprendre le lien entre la structure microscopique et les propriétés macroscopiques des matériaux cristallins.

Highlight : Les propriétés macroscopiques d'un cristal, telles que sa masse volumique, sa dureté ou sa conductivité, sont directement liées à sa structure microscopique, notamment à la compacité de sa maille cristalline.

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L'application est très simple à utiliser et bien faite. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais :D

Lola, utilisatrice iOS

J'adore cette application ❤️ Je l'utilise presque tout le temps pour réviser.

 

Ens. Scient.

3 059

10 avr. 2023

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Les cristaux : Structure NaCl, exercices corrigés et compacité

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Marie-f_law

@marieflaw

• Les cristaux sont des structures ordonnées à l'échelle microscopique.
• La maille cristalline est l'unité de base répétée dans l'espace pour former un cristal.
• Il existe différents types de mailles cubiques : simple, centrée, à faces centrées.

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Calcul de la multiplicité et compacité

La multiplicité Z se calcule en tenant compte de la contribution de chaque atome à la maille :

  • Centre de la maille : contribution de 1
  • Centre d'une face : contribution de 1/2
  • Milieu d'une arête : contribution de 1/4
  • Sommet : contribution de 1/8

Exemples de calcul de Z :

  • Cristal de polonium (cubique simple) : Z = 8 × 1/8 = 1
  • Cristal de fer (cubique centré) : Z = (8 × 1/8) + 1 = 2
  • Cristal d'argent (cubique à faces centrées) : Z = (8 × 1/8) + (6 × 1/2) = 4

La compacité mesure le taux d'occupation du volume de la maille par les atomes. Elle est comprise entre 0 et 1. Une structure est considérée comme compacte si sa compacité est égale à 0,74.

Vocabulaire : La compacité est le rapport entre le volume occupé par les atomes et le volume total de la maille cristalline. Elle permet d'évaluer l'efficacité de l'empilement des atomes dans la structure.

Highlight : Une structure cristalline est considérée comme compacte lorsque sa compacité atteint 0,74, ce qui correspond à l'empilement le plus efficace des atomes dans l'espace.

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Calcul de la compacité et propriétés macroscopiques

La compacité se calcule avec la formule :

C = (N × V(atome)) / V(maille)

Où N est le nombre d'atomes par maille (Z), V(atome) est le volume d'un atome (4/3 × π × R³), et V(maille) est le volume de la maille (a³ pour un cube).

Pour une maille cubique simple (ex: polonium) :

  • a = 2R (R étant le rayon de l'atome)
  • C = 0,52 (structure non compacte)

Pour une maille cubique à faces centrées (ex: argent) :

  • a = 4R / √2
  • C = 0,74 (structure compacte)

Les propriétés macroscopiques d'un cristal, comme sa masse volumique, dépendent de sa structure microscopique. La masse volumique se calcule par :

ρ = m(maille) / V(maille) = (Z × m(atome)) / a³

Exemple : Pour le polonium (maille cubique simple), avec m(Po) = 3,47 × 10⁻²⁵ kg et a = 190 pm, on obtient ρ = 5,1 × 10³ kg/m³.

Highlight : Plus la compacité d'une maille est élevée, moins il y a de vide entre les atomes, ce qui résulte en une masse volumique plus importante pour le cristal.

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Conclusion sur les propriétés des cristaux

La structure des cristaux à l'échelle microscopique détermine leurs propriétés macroscopiques. La compacité de la maille cristalline influence directement la masse volumique du cristal : une compacité élevée signifie moins d'espace vide entre les atomes, ce qui se traduit par une masse volumique plus importante.

Cette relation entre la structure microscopique et les propriétés macroscopiques est fondamentale en cristallographie et permet d'expliquer de nombreuses caractéristiques des matériaux cristallins. Par exemple, la dureté, la conductivité thermique et électrique, ou encore les propriétés optiques des cristaux sont toutes influencées par l'arrangement des atomes dans la maille.

La compréhension de ces concepts est essentielle pour les étudiants en sciences, notamment en physique et en chimie, car elle permet d'appréhender comment les propriétés des matériaux peuvent être modifiées en altérant leur structure cristalline.

Vocabulaire : La cristallographie est la science qui étudie la formation, la structure et les propriétés des cristaux. Elle est essentielle pour comprendre le lien entre la structure microscopique et les propriétés macroscopiques des matériaux cristallins.

Highlight : Les propriétés macroscopiques d'un cristal, telles que sa masse volumique, sa dureté ou sa conductivité, sont directement liées à sa structure microscopique, notamment à la compacité de sa maille cristalline.

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Réseaux cristallins et mailles

Les cristaux sont des structures ordonnées à l'échelle microscopique, décrites par leur maille cristalline. Cette maille est une forme géométrique contenant des entités (atomes, ions, molécules) qui se répète dans l'espace pour former le cristal. Il existe différents types de mailles cubiques :

  • Cubique simple (C) : un atome à chaque sommet (ex: cristal de polonium)
  • Cubique centrée (CC) : un atome à chaque sommet et un au centre (ex: cristal de fer)
  • Cubique à faces centrées (CFC) : un atome à chaque sommet et un au centre de chaque face (ex: cristal d'argent)

La multiplicité Z représente le nombre total d'atomes par maille. Elle dépend de la contribution de chaque entité à la maille, qui varie selon sa position (centre, face, arête, sommet).

Définition : La multiplicité Z est le nombre total d'atomes par maille cristalline. Elle permet de caractériser la structure microscopique d'un cristal.

Exemple : Dans un cristal de polonium (maille cubique simple), Z = 1 car il y a 8 atomes aux sommets, chacun partagé entre 8 mailles (8 × 1/8 = 1).

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L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

utilisateur iOS

Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

utilisatrice Android

Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

utilisatrice iOS

Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

utilisateur d' Android

super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

utilisateur d'Android

Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

utilisateur d'Android

L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

utilisateur Android

Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

utilisateur Android

PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

utilisatrice d'Android

Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

utilisatrice iOS

C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

utilisateur IOS

Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

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Sudenaz Ocak

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

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PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

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C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

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Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

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