UNIVERSITE HASSAN II-MOHAMMEDIA FACULTE DES SCIENCES BEN M

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1 UNIVERSITE HASSAN II-MOHAMMEDIA FACULTE DES SCIENCES BEN M Sik Filièe Sciences de la Matièe Chimie S3 ( 4 ) ( 4 ) Coodonnateu: : Said BENMOKHTAR

2 I hea...and I foget I see...and I emembe I do...and I undestand Chinese Poveb

3 Peception Définition La peception est "l'acte pa lequel un individu, oganisant immédiatement ses sensations, les intepétant et les complétant pa des images et des souvenis, s'oppose un objet qu'il juge spontanément distinct de lui, éel et actuellement connu de lui."

4 Exemple What do you see? What do you see?

5 Enegie éticulaie Enegie éticulaie

6 Enegie éticulaie Enegie éticulaie L'énegie éticulaie (Eét) d'une substance cistalline est l'énegie mise en jeu losqu'une mole d'ions passe de l'infini à une mole d'ions cistallisés. O

7 Enegie éticulaie Enegie éticulaie Enegie éticulaie peut ête obtenue de deux façons: Enegie éticulaie peut ête obtenue de deux façons: Application du pemie pincipe de la themodynamique. Recheche de l énegie électostatique des ions dans le cistal.

8 Méthode themodynamique Méthode themodynamique Définition de l énegie éticulaie L énegie éticulaie d un cistal ionique est l énegie de fomation d une mole de cistal à pati de ses ions pis à l état gazeux. A p+ (g) + B q- (g) A p+ B q- (g) A p+ (g) + B q- (g) A p+ B q- (g)

9 Méthode themodynamique Méthode themodynamique Calcul de l énegie éticulaie de NaCl Calcul de l énegie éticulaie de NaCl L énegie éticulaie E(ét) peut ête calculée à pati de données themodynamiques pa un pocessus cyclique : cycle de Bon-Habe.

10 Méthode themodynamique Méthode themodynamique Calcul de l énegie éticulaie de NaCl Calcul de l énegie éticulaie de NaCl Cycle de Bon Habe Un cycle de Bon Habe est l'application de la loi de Hess à l'enthalpie de fomation d'un solide ionique à 298 K. La loi de Hess suppose que l'enthalpie d'une éaction soit la même, que la éaction ait lieu en une seule étape ou en plusieus.

11 Calcul de l énegie éticulaie de NaCl Calcul de l énegie éticulaie de NaCl Na(s) + 1/2 Cl 2 (g) Na + Cl - (g) Na(s) + 1/2 Cl 2 (g) Na + Cl - (g) ΔH s (Na) 1/2ΔH dis (Cl 2 ) Na(g) + Cl(g) Na(g) + Cl(g) Na + (g) + Cl - (g) Na + (g) + Cl - (g) Méthode themodynamique Méthode themodynamique ΔH f (NaCl) ΔH ion (Na) E fix = Ae(Cl) ΔH et (Na + Cl - ) ΔH f = ΔH s(na) + ΔH ion(na) + 1/2ΔH dis(cl 2 ) + Ae(Cl - ) + ΔH et(nacl) ΔH f = ΔH s(na) + ΔH ion(na) + 1/2ΔH dis(cl 2 ) + Ae(Cl - ) + ΔH et(nacl) ΔH et(nacl) = ΔH f ΔH s(na) - ΔH ion(na) - 1/2ΔH dis(cl 2 ) - Ae(Cl - ) ΔH et(nacl) = ΔH f ΔH s(na) - ΔH ion(na) - 1/2ΔH dis(cl 2 ) - Ae(Cl - ) ΔH et(nacl) = -183kcal/mole NaCl(s) stable

12 Méthode électostatique Méthode électostatique La théoie des foces de liaison dans un cistal ionique a été établie pa Bon ; elle est basée su : - l énegie d attaction (négative) ente deux espèces de chages opposées. - l énegie de épulsion (positive) ente deux ions potant des chages de même signe.

13 L énegie d inteaction électostatique ente chage positive q + et et chage négative q -- distantes de,, est donnée pa la la loi de Coulomb - q - - Ec Méthode électostatique Méthode électostatique = qq 4 + πε 0 + q + q - Ec q + q - q q + ef q - x i= n = q ef 4 i= 1 q i πε 0

14 Méthode électostatique Méthode électostatique Ec i= n = q ef 4 i= 1 NaCl Q + = Z + e = +1e Q - = Z - e = -1e NaCl Q + = Z + e = +1e Q - = Z - e = -1e q i πε 0 ZnS Q + = Z + e = +2e Q - = Z - e = -2e ZnS Q + = Z + e = +2e Q - = Z - e = -2e TiO 2 Q + = Z + e = +4e Q - = Z - e = -2e TiO 2 Q + = Z + e = +4e Q - = Z - e = -2e Ec i= n = ( Z + ) ef i= 1 Z e 4 πε 0 2 Ec i= n = ( Z ) ef i= 1 Z e 4 + πε 0 2

15 Penons l exemple d un cistal de NaCl et choisissons un atome de éféence qui peut ête un cation Na+. Le cation de sodium Na + subit les inteactions suivantes : 1- Attaction de la pat: 6Cl - voisins à la distance d 1 = a/2 Ec 1 = 6 + Z Z e 4πε 2- Répulsion de la pat des 12 voisins 12 Na + voisins à la distance d 2 = a 2/2 0 2 Ec 2 = Z Z e 4πε 2 0 2

16 3- Attaction pa les 8Cl - voisins à la distance d 3 = a 3/2 Ec 3 = 8 + Z Z e 4πε Répulsion de la pat 6 Na + voisins à la distance d 4 = a Ec 4 = Z Z e 4πε 4 0 2

17 L énegie d inteaction coulombienne ente ce ce cation et et tous les autes ions est alos la la somme des difféentes contibutions attactives et et épulsives : + 2 Z Z e E = πε Le teme ente cochet fome une limite convegente. C est un teme constant, appelé constante de Madelung M. M =

18 Valeus des constantes de Madelung des pincipaux types stuctuaux Valeus des constantes de Madelung des pincipaux types stuctuaux Stuctue coodination M CsCl [8-8] 1,763 NaCl [6-6] 1,748 ZnS(blende) [4-4] 1,638 ZnS(Wutzite) [4-4] 1,641 CaF 2 [8-4] 2,519 TiO 2 [6-3] 2,408

19 L énegie totale E T L énegie totale E T E = Ec+ E T L énegie de épulsion E L énegie de épulsion E Bon Landé Bon Landé E = B n Bon Maye Bon Maye E = Be ρ + Z Z Me B E = Ec+ E = + R ét 4πε n 0 2

20 E A l'équilibe, l'énegie éticulaie passe pa un minimum quand =a/2 Enegie épulsion 0 attaction + 2 Z Z NMe = 4πε R ét On constate que l énegie ésultante passe pa un minimum pou = 0,, ce ce qui coespond à un état d équilibe. La valeu de la la constante B peut donc s obteni en posant E R ét = 0 On obtient alos l expession de l énegie éticulaie de Bon- Landé: ρ E R ét + 2 Z Z NMe = 1 4πε Bon Maye n

21 Meilleus vœux de éussite à toutes et à tous Meilleus vœux de éussite à toutes et à tous

22 Let the foce be with you!