Contenu
- Caractéristiques structurelles du treillis
- Énergie de réseau métallique
- Structures inorganiques covalentes
- Différentes structures covalentes
Au niveau atomique, les solides ont trois structures de base.Les molécules de verres et d'argiles sont très désordonnées, sans structure ni motif répétitif: ce sont les solides amorphes. Les métaux, les alliages et les sels existent sous forme de réseaux, de même que certains types de composés non métalliques, notamment les oxydes de silicium et les formes graphite et diamant du carbone. Les réseaux comprennent des unités répétitives, dont la plus petite est appelée cellule unitaire. La cellule unitaire contient toutes les informations nécessaires à la construction d'une macrostructure de réseau de n'importe quelle taille.
Caractéristiques structurelles du treillis
Tous les réseaux sont caractérisés par un ordre élevé, avec leurs atomes ou ions constitutifs maintenus en place à intervalles réguliers. La liaison dans les réseaux métalliques est électrostatique, alors que la liaison dans les oxydes de silicium, le graphite et le diamant est covalente. Dans tous les types de réseaux, les particules constitutives sont disposées dans la configuration la plus favorable sur le plan énergétique.
Énergie de réseau métallique
Les métaux existent sous forme d'ions positifs dans une mer ou un nuage d'électrons délocalisés. Le cuivre, par exemple, existe sous forme d'ions cuivre (II) dans une mer d'électrons, chaque atome de cuivre ayant donné deux électrons à cette mer. C'est l'énergie électrostatique entre les ions métalliques et les électrons qui donne son ordre au réseau et sans cette énergie, le solide serait une vapeur. La force d'un réseau métallique est définie par son énergie, qui correspond au changement d'énergie lorsqu'un mole d'un réseau solide est formée à partir de ses atomes constitutifs. Les liaisons métalliques sont très fortes, ce qui explique pourquoi les métaux ont tendance à avoir des températures de fusion élevées, la fusion étant le point de rupture du réseau solide.
Structures inorganiques covalentes
Le dioxyde de silicium, ou silice, est un exemple de réseau covalent. Le silicium est tétravalent, ce qui signifie qu'il formera quatre liaisons covalentes; dans la silice, chacune de ces liaisons est liée à un oxygène. La liaison silicium-oxygène est très forte, ce qui fait de la silice une structure très stable avec un point de fusion élevé. C'est la mer des électrons libres dans les métaux qui en fait de bons conducteurs électriques et thermiques. Il n'y a pas d'électrons libres dans les silices ou autres réseaux covalents, ce qui explique pourquoi ils sont de mauvais conducteurs de chaleur ou d'électricité. Toute substance qui est un mauvais conducteur s'appelle un isolant.
Différentes structures covalentes
Le carbone est un exemple de substance ayant différentes structures covalentes. Le carbone amorphe, que l'on trouve dans la suie ou le charbon, n'a pas de structure répétitive. Le graphite, utilisé dans les mines de crayons et dans la production de fibres de carbone, est beaucoup plus ordonné. Le graphite comprend des couches d'atomes de carbone hexagonaux d'une épaisseur d'épaisseur. Le diamant est encore plus ordonné et comprend des liaisons de carbone pour former un réseau tétraédrique rigide et incroyablement résistant. Les diamants sont formés sous une chaleur et une pression extrêmes et le diamant est la plus dure de toutes les substances naturelles connues. Chimiquement, le diamant et la suie sont identiques. Les différentes structures d'éléments ou de composés s'appellent des allotropes.