Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

www.biblio-scientifique.net www.biblio-scientifique.net Exercices de chimie des

www.biblio-scientifique.net www.biblio-scientifique.net Exercices de chimie des solides www.biblio-scientifique.net www.biblio-scientifique.net Jean-Francis Marucco Exercices de chimie des solides 17, avenue du Hoggar Parc d’activités de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France www.biblio-scientifique.net Composition : e-press Imprimé en France c ⃝2006, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utili- sation collective, et d’autre part, les courtes citations justiﬁées par le caractère scientiﬁque ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français d’exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : 01 43 26 95 35. ISBN EDP Sciences 2-86883-916-9 www.biblio-scientifique.net Table des matières Avant-propos vii Constantes ix 1 Propriétés atomiques et moléculaires des éléments 1 Exercice 1.1. Électronégativité de Pauling et électronégativité d’Allred et Rochow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Exercice 1.2. Transfert de charge dans l’iodure de baryum . . . . . . 6 Exercice 1.3. Énergie de stabilisation des orbitales moléculaires . . . 8 Exercice 1.4. Eﬀet Jahn-Teller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2 Structures cristallines. Énergie réticulaire 15 Exercice 2.1. Sites cristallographiques interstitiels . . . . . . . . . . . 16 Exercice 2.2. Prévision de la structure cristalline de composés ABO2 et ABO3 . . . . . . . . . . . . . . . 19 Exercice 2.3. Spinelles normaux et spinelles inverses . . . . . . . . . 21 Exercice 2.4. Expression de l’énergie réticulaire de Born-Landé . . . 25 Exercice 2.5. Énergie réticulaire et stabilité du monoxyde de chrome CrO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Exercice 2.6. Enthalpie de formation du monoﬂuorures de calcium CaF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Exercice 2.7. Énergie réticulaire et réaction chimique . . . . . . . . . 31 3 Structure électronique des solides. Généralités 33 Exercice 3.1. Chaîne d’atomes et modèle de l’électron libre . . . . . . 34 Exercice 3.2. États d’énergie d’un solide 2D . . . . . . . . . . . . . . 36 Exercice 3.3. États d’énergie d’un solide 3D . . . . . . . . . . . . . . 37 Exercice 3.4. Vitesse d’un électron au niveau de Fermi . . . . . . . . 38 Exercice 3.5. Nombre d’atomes dans un cristal de sodium . . . . . . 39 Exercice 3.6. Nombre d’états occupés dans un cristal de sodium . . . 39 Exercice 3.7. Chaîne d’atomes et zone de Brillouin . . . . . . . . . . 40 Exercice 3.8. Recouvrements d’orbitales d pour k = 0 et k = π/a . . 41 www.biblio-scientifique.net iv Exercices de chimie des solides 4 Structure électronique des solides. Oxydes 43 Exercice 4.1. Diagramme de bandes de l’alumine Al2O3 . . . . . . . 44 Exercice 4.2. Diagramme de bandes de le la silice SiO2 . . . . . . . . 46 Exercice 4.3. Diagramme de bandes des delafossites ABO2 . . . . . . 47 Exercice 4.4. Diagramme de bandes du dioxyde de platine PtO2, de structure rutile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Exercice 4.5. Structure de bandes des trioxydes et des bronzes de tungstène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Exercice 4.6. Diagramme de bandes des pérovskites . . . . . . . . . . 53 5 Thermodynamique de l’état solide 55 Exercice 5.1. Diagrammes d’Ellingham de systèmes d’oxydes. Application à la synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Exercice 5.2. Constante de la loi d’action des masses. Relation d’Ulich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Exercice 5.3. Diagrammes d’Ellingham. Réduction du dioxyde de titane TiO2 . . . . . . . . . . 65 Exercice 5.4. Équilibres des oxydes de fer . . . . . . . . . . . . . . . 73 Exercice 5.5. Solubilité de l’oxygène dans l’argent . . . . . . . . . . . 78 Exercice 5.6. Solutions régulières. Énergie d’interaction . . . . . . . . 82 Exercice 5.7. Puriﬁcation d’un gaz par le zirconium . . . . . . . . . . 85 Exercice 5.8. Système fer-carbone. Activité du carbone . . . . . . . . 87 Exercice 5.9. Système argent-cuivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6 Défauts ponctuels dans les solides stœchiométriques 107 Exercice 6.1. Défauts dans un cristal métallique . . . . . . . . . . . . 108 Exercice 6.2. Défauts de Schottky et défauts de Frenkel dans la zircone ZrO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Exercice 6.3. Concentration des lacunes intrinsèques dans la zirone ZrO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Exercice 6.4. Défauts électroniques dans la zircone . . . . . . . . . . 114 7 Défauts ponctuels dans les solides non stœchiométriques 117 Exercice 7.1. Non stœchiométrie du spinelle MgAl2O4 . . . . . . . . 118 Exercice 7.2. Défauts dans les oxydes déﬁcitaires en oxygène . . . . . 119 Exercice 7.3. Non stœchiométrie et défauts dans le dioxyde de titane TiO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Exercice 7.4. Défauts dans l’oxyde supraconducteur YBa2Cu3O7−x 125 Exercice 7.5. Défauts interstitiels dans les oxydes déﬁcitaires en oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Exercice 7.6. Défauts dans le dioxyde de niobium, conducteur et excédentaire en oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Exercice 7.7. Défauts dans la zircone non stœchiométrique . . . . . . 136 www.biblio-scientifique.net Table des matières v 8 Substitutions dans les solides. Dopage 139 Exercice 8.1. Défaut de substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Exercice 8.2. Dioxyde de titane conducteur par substitution . . . . . 143 Exercice 8.3. Substitution dans les pérovskites PZT . . . . . . . . . . 146 Exercice 8.4. Substitutions dans le chromite de lanthane La CrO3 . . 149 Exercice 8.5. Substitutions dans l’oxyde supraconducteur Bi2Sr2CaCu2O8+δ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 9 Énergies de formation et d’ionisation des défauts 155 Exercice 9.1. Énergie de formation des défauts intrinsèques dans l’oxyde de magnésium . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Exercice 9.2. Enthalpie de formation des lacunes anioniques dans TiO2−x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Exercice 9.3. Concentration électronique dans le germanium dopé par le phosphore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Exercice 9.4. Ionisation des défauts dans le dioxyde de titane . . . . 164 10 Notions de thermodynamique des phénomènes irréversibles 171 Exercice 10.1. Expressions de la loi d’Ohm . . . . . . . . . . . . . . . 172 uploads/Science et Technologie/ exercices-de-chimie-des-solides.pdf