On considère un réseau anionique formant un hexagonal compact.

 1) Quel serait le type de structure (vue en cours) lorsqu’il y a occupation, par des cations dans ce réseau :

            - de la totalité des sites octaédriques ?

            - de la moitié des sites tétraédriques ?

 2) Représenter dans chaque cas, la projection de la pseudo-maille  sur le plan (001).

 3) Donner la coordinence des anions et des cations, en précisant dans chaque cas le polyèdre de coordination.

 

Extrait  :  1èr contrôle – Décembre 2005

Filière SMC - Module de Chimie Minérale S3 

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences- Semlalia Marrakech

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On considère trois  composés ioniques I, II et III de formule chimique AxBy.

1) Le composé I, cristallise dans le système cubique avec des rayons ioniques de A et B qui sont respectivement de 0,74 et 1,84 Å.

   a) Décrire le type de structure adoptée par ce composé sachant qu’elle  ne possède pas d’axes de symétrie d’ordre 4.  En déduire sa formule chimique.

     b) Donner les éléments de symétrie de la maille de ce composé.

2) Le composé II,  cristallise également dans le système cubique avec occupation du même type de sites que ceux du premier.

    a) Décrire les structures possibles de ce composé sachant que sa maille possède trois  axes d’ordre 4.

     b) Quelle serait sa formule chimique dans le cas où la coordinence des cations A est égale à 8 ?

3) Le composé III,  cristallise  dans un système avec les paramètres de mailles a=4,946Å ;  c=3,379Å  et les coordonnées réduites suivantes  :

Ion A :  (0,0,0), (1/2, 1/2, 1/2)

Ion B :  (u, u, 0), (-u,-u, 0), (1/2-u, 1/2+u, 1/2), (1/2+u, 1/2-u, 1/2) ; (0 < u < 0,5)

     a) Dans quels types  de système et  de structure cristallise ce composé ?

     b) Calculer la valeur de u sachant que la distance anion-cation la plus courte est  

     égale 2,133Å.

     c) Représenter la maille en perspective et en projection sur le plan (001).

     d) Déterminer le nombre de motifs par maille. En déduire les valeurs de x et y.

     e) Identifier A et B, sachant que la densité du  composé III est égale à 9,630.

 

Elément

O

F

Ti

Mn

Sn

Pb

Masse atomique

15,999

18,998

47,90

59,938

118,69

207,19

   

Extrait  :  1èr contrôle – Décembre 2005

Filière SMC - Module de Chimie Minérale S3 

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

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Le phosphure d’aluminium AlP  cristallise dans le système cubique.

1)  Quelles seraient les structures vues  en cours  envisageables pour AlP ?

2) L’analyse d’un échantillon de AlP par diffraction des rayons X, en utilisant une anti-cathode de cuivre de longueur d’onde 1,5406Å donne une réflexion 2q= 88,25 ° pour la famille des plans réticulaires (422).

    a) Calculer la distance réticulaire correspondant à cette famille de plans et en déduire le paramètre de la maille.

    b) Sachant que la densité de ce composé est égale  2,418, déterminer le nombre de motifs par maille. Déduire le mode de réseau.

    c) Quelles seraient, dans ce cas,  les structures possibles pour ce composé ?

    d) Etablir dans chaque cas, l’expression de la distance aluminium phosphore, en fonction du paramètre a.

3) L’étude par diffraction des rayons X a montré que la distance Al-P est égale à 2,35Å.

     a) Préciser  dans ce cas la structure réellement adoptée par AlP.  

     b) Représenter la maille de AlP,  en perspective et en projection sur le plan (002).

     c) Quel est le polyèdre formé par les atomes de phosphore ?

     d) Donner les axes de symétrie de cette maille.

Données:  M(Al)  = 27 ; M(P)  = 31 ; N = 6,02.1023

 

Extrait  :  contrôle rattrapage Février 2005

Filière SMC - Module de Chimie Minérale S3 

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

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L’oxyde de cadmium CdO cristallise dans le système cubique.

1 – Sachant que sa densité est 8,18 et son paramètre cristallin est 4,69 Å, quelles sont les structures envisageables pour cet oxyde.

2 – Donner pour chacune de ces structures la relation entre le paramètre cristallin et les rayons ioniques.

3 – Déduire la structure réelle sachant que les rayons ioniques sont 1,03 et 1,32 Å respectivement pour les ions Cd2+ et O2-. Ce résultat est – il en accord avec la structure prévue à partir des conditions géométriques de stabilité ? Justifier.

4a - Donner l’expression de la compacité dans le cas de la structure adoptée par l’oxyde CdO en fonction du rapport des rayons ioniques (on supposera que le sous - réseau anionique est compact).

      b – Quelle serait la valeur de la compacité pour ce type de structure dans le cas d’un remplissage critique limite.

       c – Calculer la compacité de CdO et interpréter la valeur obtenue.

5 – Un échantillon de Cd0 est analysé à l’aide d’un rayonnement X de longueur d’onde l=1,5418 Å. Pour quelle valeur de q, la famille de plans réticulaires (110) diffracterait– elle ?

Données : Masses atomiques :      Cd : 112,40 ; O : 16.

                Nombre d'Avogadro    6,02.1023.

Extrait  : Epreuve  de Chimie Minérale PC2 -  Janvier 2002

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

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A – Le titane présente deux variétés allotropiques, l’une hexagonale compacte (a) et l’autre cubique centrée (b).

Dans le cas de la variété b :

1 - Représenter la maille en projection sur le plan (002) et donner ses éléments de symétrie

2 - Calculer le paramètre cristallin a sachant que la densité est égale à 4,43(MTi=47,9; N=6,02.1023).

3 - Dessiner les plans d’indices (101), (210) et (003) et préciser s’ils sont réticulaires.

4 – Déterminer en degrés les valeurs de q pour lesquelles il y aurait diffraction des rayons X par les plans réticulaires (l=1,79 Å).

 

B – Le titane peut se combiner à l’oxygène pour former les oxydes TiO, Ti2O3 et TiO2.

1 – Classer,  en justifiant votre réponse,  ces oxydes selon le caractère ionique de la  liaison Ti-O.

2 – A partir de ce classement, déduire comment varie l’électronégativité d’un élément avec son degré d’oxydation.

3 – Dans le cas de TiO, l’analyse par diffraction des rayons X montre une symétrie cubique et un paramètre cristallin de 4,2Å .

    a – Quelles sont les structures envisageables pour TiO 

   b – Quelle est la structure réelle sachant que la distance Ti-O est égale à 2,1 Å ? Justifier.

   c - Calculer l’énergie réticulaire de TiO en utilisant la relation de Born-Landé.

 On rappelle :  Er = -.

K = 1,31.1010 MKSA ; e = 1,6.10-19C ; N = 6,02.1023 ; 1 cal = 4,18 J.

 

   d – A l’aide des données suivantes, en déduire l’enthalpie de formation de TiO.

 

            Enthalpie de sublimation de Ti                     DH = 113 kcal/mol

            Enthalpie de dissociation de O2                   DH =118 kcal/mol

            Potentiels de 1ère et 2ème ionisation de Ti :   DH = 157 et 313 kcal/mol.

            O  +  2e à  O2-                                         DH =  156 kcal/mol.

 

  e – Interpréter le résultat obtenu sachant que l’enthalpie de formation expérimentale de TiO est -125 kcal/mol.

 

4 – L’oxyde TiO est en fait non stoechiométrique dans un large domaine de compositions.

    a - En admettant que la non stoechiométrie ne porte que sur un seul sous réseau, quelles sont les formules brutes que l’on peut attribuer à l’oxyde de composition massique en oxygène 27,03 % ?

    b – Déduire le défaut existant réellement sachant que la densité mesurée pour ce même oxyde est égale à 5,327 et que le paramètre cristallin reste invariant. (MO=16).

    c - Montrer dans ces conditions comment la neutralité électrique est conservée et écrire la formule explicite.

Extrait  : Epreuve  de Chimie Minérale PC2 -  Juin 2002

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

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La structure du sulfure de sodium est caractérisée par un réseau cubique à faces centrées  des ions sulfure, de paramètre a = 6,52Å. les ions sodium occupent la totalité des sites tétraédriques.

1/ Représenter la maille de ce composé. A quelle structure, vue en cours, se rattache – elle ?

2/ Donner une projection de la structure sur le plan (002).

3/ Rappeler la définition de l’énergie réticulaire et calculer celle du sulfure de sodium à 298K en utilisant le cycle de Born-Haber.

 

Données :

Enthalpie d’ionisation de Na                        DHion = +494kJ/mole

Enthalpie de sublimation de Na                      DHsub = +108,8kJ/mole

Affinité électronique de S(g) :                       AE = -200kJ/mole

Affinité électronique de S-(g) :                      AE = +590kJ/mole

Enthalpie de dissociationdeS2(g) :                  DHdiss = 435kJ/mole

Enthalpie de formation de Na2S                     DHf     = -362kJ/mole

Extrait  : Epreuve  de Chimie Minérale PC2 -  Juin 99

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

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