Chimie pour les non-majeures (Français)

Cellules unitaires

Comment pouvons-nous mesurer taille des atomes?

Nous disposons de nombreux tableaux de données en chimie. Si nous voulions connaître la taille de l’atome de lithium, nous pouvons facilement le rechercher et constater que cet atome mesure 134 picomètres. Si nous supprimons l’électron externe, l’ion lithium ne mesure plus que 90 picomètres. Comment savons-nous cela? Nous n’avons pas de règle assez petite pour mesurer ces petites distances. Mais nous pouvons utiliser une technique appelée diffraction des rayons X pour faire briller des faisceaux de rayons X à travers un cristal d’un composé de lithium. En mesurant à quel point les faisceaux sont courbés après avoir traversé le cristal, nous pouvons calculer la taille de la molécule. Cette technique fonctionne à la fois pour les petits matériaux comme les composés de lithium et aussi bien pour les très grosses molécules de protéines.

Cellules unitaires

Une cellule unitaire est la plus petite partie d’un réseau cristallin qui montre les trois -modèle dimensionnel du cristal entier. Un cristal peut être considéré comme la même cellule unitaire répétée encore et encore en trois dimensions. La figure ci-dessous illustre la relation d’une cellule unitaire à l’ensemble du réseau cristallin.

Les cellules unitaires se trouvent dans de nombreuses variétés différentes. À titre d’exemple, le système cristallin cubique est composé de trois types différents de cellules unitaires: (1) cubique simple, (2) cubique centrée sur la face et (3) cubique centrée sur le corps. Celles-ci sont illustrées de trois manières différentes dans la figure ci-dessous.

Faites particulièrement attention au dernier diagramme pour chaque type de cellule. Vous remarquerez que les atomes ou ions aux bords de chaque face ou aux coins ne sont pas des sphères complètes. Dans la cellule cubique simple, chaque atome de coin est partagé par 8 cellules unitaires différentes. La même situation existe pour les particules de bord ou d’angle dans les formes cubiques centrées sur la face et centrées sur le corps. De plus, chacune des particules au centre de la cellule cubique à faces centrées est partagée par 2 cellules unitaires. Les cellules centrées sur le corps ont un atome supplémentaire au milieu de la cellule qui est entièrement contenu dans cette cellule.

Notez que nous n’avons considéré que les cellules unitaires d’un cristal cubique. D’autres formes cristallines ont également des cellules unitaires. Ces cellules unitaires sont listées ci-dessous:

• rhomboédrique, hexagonale, triclinique – une forme unique chacune
• tétragonale – simple et centrée sur le corps
• monoclinique – simple et centré sur la base
• orthorhombique – simple, centré sur le visage, centré sur le corps, centré sur la base

Résumé

• A la cellule unitaire est la plus petite partie d’un réseau cristallin qui montre le motif tridimensionnel du cristal entier.
• Il existe trois types différents de cellules unitaires dans le système cristallin cubique.

Pratique

Questions

Utilisez le lien ci-dessous pour répondre aux questions suivantes:

1. Comment une cellule unitaire est-elle définie?
2. Les faces opposées d’une cellule élémentaire sont __________.
3. À quoi relie le bord d’une cellule élémentaire?

Révision

Questions

1. Qu’est-ce qu’une cellule unitaire?
2. Répertoriez les trois cellules unitaires cubiques.
3. Chaque cellule unitaire existe-t-elle en tant qu’entité par elle-même?