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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Types structuraux » ?

Aussi appelé : type chlorure de cesium · type sel gemme · type blende · type fluorine · type antifluorine

Définition 6.5 Chimie universitaire — 1re année · Chapitre 6 — Cristaux II : solides ioniques, covalents et moléculaires

Les cristaux ioniques se classent en quelques types structuraux, qui portent le nom d’un composé représentatif :

  • le type chlorure de césium : les anions aux sommets d’un cube, le cation en son centre (8:8) ;
  • le type sel gemme (type chlorure de sodium) : les anions sur un réseau CFC, les cations dans tous ses sites octaédriques (6:6) ;
  • le type blende : les anions sur un réseau CFC, les cations dans la moitié de ses sites tétraédriques, un sur deux en alternance (4:4) ;
  • le type fluorine : les cations sur un réseau CFC, les anions dans tous ses sites tétraédriques (8:4), formule MXX2\ce{MX2} ; dans le type antifluorine les rôles sont échangés (LiX2O\ce{Li2O}, 4:8).

Le couple de nombres donne la coordinence du cation et celle de l’anion.

À gauche : la maille du sel gemme, Cl- (en vert) sur un réseau CFC, Na+ (en violet) dans tous les sites octaédriques. À droite : la maille du chlorure de césium, Cl- aux sommets, Cs+ (en bleu) au centre. Ions dessinés plus petits qu’au contact. À gauche : la maille du sel gemme, Cl- (en vert) sur un réseau CFC, Na+ (en violet) dans tous les sites octaédriques. À droite : la maille du chlorure de césium, Cl- aux sommets, Cs+ (en bleu) au centre. Ions dessinés plus petits qu’au contact.
À gauche : la maille du sel gemme, ClX−\ce{Cl-} (en vert) sur un réseau CFC, NaX+\ce{Na+} (en violet) dans tous les sites octaédriques. À droite : la maille du chlorure de césium, ClX−\ce{Cl-} aux sommets, CsX+\ce{Cs+} (en bleu) au centre. Ions dessinés plus petits qu’au contact.
Cristaux de halite (sel gemme). Photo : James St. John, CC BY 2.0.
Fluorine, CaFX2\ce{CaF2}. Photo : James St. John, CC BY 2.0.
Un octaèdre de diamant brut. Photo : James St. John, CC BY 2.0.

Exemples

Exemple 6.7 (Chlorure de sodium et chlorure de césium)

Le chlorure de sodium a a=564.1 pma = 564.1\,\mathrm{pm} : r++r−=a/2=282.0 pmr_+ + r_- = a/2 = 282.0\,\mathrm{pm}, contre 102+181=283 pm102 + 181 = 283\,\mathrm{pm} d’après les rayons de Shannon ; x=102/181=0.56x = 102/181 = 0.56, dans le domaine octaédrique. Sa masse volumique vaut ρ=4×58.44/(6.022×1023×(5.641×10−8)3)=2.16 g/cm3\rho = 4 \times 58.44/(6.022 \times 10^{23} \times (5.641 \times 10^{-8})^3) = 2.16\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}, pour 2.17 g/cm32.17\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3} mesurés. Le chlorure de césium a a=412.3 pma = 412.3\,\mathrm{pm} : r++r−=a3/2=357.1 pmr_+ + r_- = a\sqrt3/2 = 357.1\,\mathrm{pm}, et x=174/181=0.96x = 174/181 = 0.96, dans le domaine cubique.

Exemple 6.9 (Blende et fluorine)

La blende a a=540.9 pma = 540.9\,\mathrm{pm} : r++r−=a3/4=234.2 pmr_+ + r_- = a\sqrt3/4 = 234.2\,\mathrm{pm} (Shannon : 60+184=244 pm60 + 184 = 244\,\mathrm{pm}, le rayon du sulfure n’étant tabulé que pour six voisins), et x=60/184=0.33x = 60/184 = 0.33, dans le domaine tétraédrique. La fluorine a a=546.3 pma = 546.3\,\mathrm{pm} : r++r−=236.6 pmr_+ + r_- = 236.6\,\mathrm{pm} (Shannon 112+131=243 pm112 + 131 = 243\,\mathrm{pm}), et x=0.85x = 0.85 : le cation se loge dans un cube de 8 anions, comme l’exige la règle.

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