Cristaux et solides ioniques : organisation et électroneutralité

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Cristal ionique : empilement régulier de cations et d'anions, chaque ion entouré d'ions de signe opposé • Formule statistique : proportion des ions assurant l'électroneutralité (CaCl_2, Al_2O_3) • Pas de molécules dans un cristal ionique

Le cours

1. Structure d'un cristal ionique Un solide ionique est un cristal : un empilement régulier et périodique de cations et d'anions dans les trois directions de l'espace. Chaque ion est entouré d'ions de signe opposé : dans le chlorure de sodium, chaque ion Na^+ a pour plus proches voisins 6 ions Cl^-, et chaque ion Cl^- 6 ions Na^+. Il n'y a pas de molécule dans un cristal ionique : chaque ion interagit avec tous ses voisins. 2. Formule statistique et électroneutralité Le cristal est électriquement neutre. Sa formule statistique indique la proportion des ions qui assure cette neutralité, avec les plus petits entiers possibles : Ca^2+ + 2\,Cl^- CaCl_2 2\,Al^3+ + 3\,O^2- Al_2O_3 Dans la formule, le cation est écrit en premier, sans les charges ; un ion polyatomique présent plusieurs fois est mis entre parenthèses : Ca_3(PO_4)_2. Le nom cite l'anion puis le cation : oxyde d'aluminium. 3. Méthode 1. Écrire les deux ions avec leurs charges. 2. Chercher le plus petit multiple commun des valeurs absolues des charges. 3. En déduire le nombre de chaque ion pour que la charge totale soit nulle. 4. Attention NaCl ne désigne pas une « molécule » de chlorure de sodium mais la proportion 1 pour 1 des ions dans le cristal. À l'état solide, les ions sont immobiles : le cristal ne conduit pas le courant, contrairement au solide fondu ou dissous.

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