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املعهد التحضريى لدلراسات الهندس ية ابملنار A.U. 2020 -2021 Page 1 Institut Prép

املعهد التحضريى لدلراسات الهندس ية ابملنار A.U. 2020 -2021 Page 1 Institut Préparatoire aux Etudes d’Ingénieurs – El Manar SERIE N°1 Notions de base de la cristallographie AU2020-2021 Exercice N°1 1. Trouver les noms des rangées suivantes : 2. Dans le réseau représenté ci-contre, mettre en place la direction 121    . Exercice N°2 Trouver les noms des plans réticulaires suivants : Exercice N°3 On se propose d’étudier la structure cristalline du nickel (Ni). Pour cela on réalise une analyse par diffraction des rayons X de longueur d’onde λ= 1,5405 Å. Le tableau ci-dessous donne les angles de diffraction du 1er ordre des rayons X ainsi que les indices de Miller des plans réfléchissants  22,24 25,92 38,19 46,46 h k l (111) (200) (220) ? I/ Sachant que le nickel cristallise dans le système cubique 1- Calculer une valeur moyenne du paramètre "a" de la maille du nickel (en Å) ; 2- Déterminer les indices de Miller pour le dernier plan réfléchissant du tableau ci-dessus. 3- En se basant sur les règles d’extinctions déterminer le mode de réseau. Et donner les coordonnées réduites des atomes de nickel. 4- Donner pour ce réseau les translations permises. 5- Donner l’expression puis calculer la masse volumique du nickel. 6- Calculer le taux d’occupation dans la maille de nickel. II/ 1- Représenter en perspective la maille du nickel en figurant les atomes par des cercles pleins. 2- En se limitant à la seule maille de la question précédente, représenter sur la même figure les rangées [110] et [110]. Justifier. 3- Quelle est la distance qui sépare deux atomes consécutifs sur chacune d’entre elles ? 4- La distance réticulaire de la famille de plans (111). املعهد التحضريى لدلراسات الهندس ية ابملنار A.U. 2020 -2021 Page 2 Exercice N°4 1. Quel type d’interactions attractives peut-on rencontrer dans l’hélium liquide, le méthanol, la carboglace et l’acide fluorhydrique? Expliquer. 2. Les points de fusion des trois cristaux de dibrome Br2, du lithium Li, et du bromure de lithium LiBr sont rassemblés dans le tableau ci-dessous. Cristal Br2 Li LiBr T°fus (°C) -7 180 550 Type des forces dominantes Nature de liaison a) Indiquer pour chacun de ces trois cristaux la nature des forces dominantes qui assurent la cohésion du cristal et préciser le type de chacun de ces cristaux. b) Comment justifier la grande différence des valeurs de points de fusion entre Br2 et LiBr? Exercice N°5 1. Sachant que les éléments N, P, As et Sb appartiennent au groupe 15 du tableau périodique, attribuer les quatre températures d’ébullitions du graphe aux composés suivants : PH3, SbH3, AsH3, NH3. Justifier la réponse. 2. Le dioxyde de soufre SO2 a des températures de changement d'état beaucoup plus importantes que le dioxyde de carbone CO2, pourtant de taille comparable. De plus, SO2 est 10 fois plus soluble que CO2 dans l'eau. Quelle est l'origine de ces différences ?   I.P.E.I.Manar Travaux diriges de chimie inorganique Série n°1 Notions de base de la cristallographie A.U. 2020/2021 2eme Années MP, PT Exercice 1: 1) 2) On choisira le nœud P de la deuxième maille comme origine du réseau et en effectuant le parcours vectoriel plus une fois a, moins deux fois b, moins une fois c, on arrive au nœud extrémité Q. La direction 121 est la direction PQ mise en place dans la maille considéré. Exercice 2:     E x e r c i c e 3 2 2 2 hkl I/ 1) Le Ni cristallise dans le système cubique, le paramètre de la maille "a" est lié à la distance inter-réticulaire par la relation : d = a h + k + l Par ailleurs, la relation de Bragg lie la distance inter-réticulaire à l'angle d'incidence θhkl et à la longueur d'onde λ : 2×dhkl ×sin(θhkl ) = nD ×λ D'où ) 2 2 2 2×sin(θhkl h + k + l a λ× = Application numérique : 1) θ (°) 22,24 25,92 38,19 46,46 h k l (111) (200) (220) ? d (Å) 2,035 1,762 1,245 1,062 a (Å) 3,524 3,524 3.521 ? D’où amoy = 3,523 Å 2) On a h2 + k 2 + l 2 a d = ⇒ 2 2 2 2 2 1,062  3,523    =      =  d a h + k + l AN : h2+k2+l2 = 11 D’où h = 3 ; k = 1 ; l = 1 3) Donner pour ce réseau les translations permises. a  , b,  c, 2 2 2    a (  × + 1 b) ,      a (  × + 1 c)    ( × b  1 + c  ) ,         4) Quelle est le mode de ce réseau ? Mode (F) 5) ) 6,023×10 ×(3,532×10−8) 4(58,7 3 23 3 = N × a la masse volumique : = Z × M Ni = A ρ 8,848 g. cm-3 6) le taux d’occupation : ( ) 0,74 3,523 (1,245) 3 4 4 3 4 4 3 3 3 3 = × π × = × π × = a R V C = n×V maille at Avec le rayon de l’atome de nickel : 4 R = a 2 = 1,245 Å II. 1) Dessiner en perspective la maille en figurant les atomes par des cercles pleins. 2) En se limitant à la seule maille de la question précédente, représenter sur la même figure les rangées [110] et [1ത 10]. Justifier. Justificatif pour la rangée [110] Justificatif pour la rangée [1ത 10]    La rangée [110] : r = + a b     La rangée 1 10     : r ' = − a b 3) Quelle est la distance qui sépare deux atomes consécutifs sur chacune d’entre elles ? Pour les deux rangées, la distance qui sépare 2 atomes consécutifs est de 2 2 a× 4) La distance réticulaire de la famille de plans (111). 2 2 2 hkl a d h k + + l = 111 3 Application numérique : d = 3,523 = 2,034 Å Exercice N°4 1. L’hélium est un gaz rare monoatomique, les seules interactions possibles sont les forces de Vander Waals type London. Le méthanol (CH3OH) et l’acétone (CH 3COCH 3) sont polaires du fait des liaisons C-O et O- H, ils présentent donc des interactions de Vander Waals type Keesom ainsi que des liaisons hydrogène. La carboglace est la forme solide du CO2. La molécule CO2 est une molécule linéaire apolaire. Par suite, seules interactions possibles sont de type London. L’acide fluorhydrique HF est molécule polaire, il y a donc présence forces de Vander Waals type Keesom ainsi que des liaisons hydrogène. 2. b. LiBr est un solide ionique, sa fusion consiste à séparer des ions fortement liés par des forces électrostatiques coulombiennes. Dans Br2 les molécules sont faiblement liées par des interactions de VDW type London 3 E x e r c i c e 5 : 1) Identifier le type de solide cristallin (métallique, covalent, ionique ou moléculaire) formé par chacune des entités suivantes : (a) 26Fe ; (b) F2 ; (c) LiF ; (d) 6C. Justifier la réponse. (a) Le fer forme un solide métallique puisque la cohésion entre les atomes est assurée par des interactions entre les cations de fer chargées positivement et les électrons qui gravitent autour (liaisons métalliques). (b) Le fluor forme un solide moléculaire puisque les molécules F2 sont liées entre eux par des liaisons faibles de type Van Der Waals. (c) Le LiF forme un solide ionique puisque la cohésion entre l'ion Li+ et l'ion F- est assurée par une interaction électrostatique anion - cation présentant une grande différence d’électronégativité. (d) Le carbone : le diamant et le graphite sont tous deux des solides covalents, la cohésion entre les atomes est due à la mises en commun d'un doublet d'électrons assurant des liaisons de covalences . 2) Sachant que les éléments N, P, As et Sb appartiennent au groupe 15 du tableau périodique, attribuer les quatre températures d’ébullitions du graphe aux composés suivants : PH3, SbH3, AsH3, NH3. Justifier la réponse. 4 Justification : NH3 : La cohésion entre les molécules est due à des liaisons de types VDW (Forces de dispersions de London) et des liaisons hydrogènes d'ou la température d'éb relativement élévée. PH3, AsH3 et SbH3 : Pour ces molécules, les liaisons sont faibles de type VDW. Le classement: Le rayon et la polarisabilité augmentent de P à Sb  Les liaisons de VDW augmentent d'intensité dans le meme sens. Donc température d’ébullition pour SbH3 est plus forte que celle de AsH3, plus forte que celle de PH3. 3) Le dioxyde de soufre SO2 a des températures de changement d'état beaucoup plus importantes que le dioxyde de carbone CO2, pourtant de taille comparable. De plus, SO2 est 10 fois plus soluble que uploads/Ingenierie_Lourd/ 1-cserie1-2020-2021.pdf