Cristallographie et détermination d'une structure cristalline par diffraction

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Les rayons X sont utilisés pour "voir" l'arrangement des atomes dans les solides. • Ce phénomène physique exploité est la diffraction. • La loi de Bragg relie l'angle de diffraction , la longueur d'onde et la distance d entre les plans : n = 2d (). • La méthode est appelée la diffractométrie aux rayons X (DRX).

Le cours

1. Interaction ondes-cristaux L'arrangement parfaitement périodique des atomes dans un cristal agit comme un réseau de diffraction tridimensionnel pour les rayonnements de très courte longueur d'onde, typiquement les rayons X (la longueur d'onde des rayons X est de l'ordre du dixième de nanomètre, comme les distances interatomiques). 2. Plans cristallographiques et loi de Bragg Les atomes du cristal peuvent être regroupés en familles de plans parallèles (les plans cristallins), séparés d'une distance d. Lorsqu'un faisceau de rayons X arrive avec un angle d'incidence sur ces plans, on observe un fort signal de diffraction constructif si les ondes réfléchies sont en phase. Cette condition est régie par la loi de Bragg : n = 2d () où n est un nombre entier (l'ordre de diffraction, souvent pris à n = 1). 3. Détermination structurale En faisant tourner l'échantillon ou le détecteur pour explorer les angles , l'appareil (le diffractomètre) enregistre des pics d'intensité. Chaque pic correspond à un angle précis, ce qui permet de remonter à la distance interréticulaire d. L'ensemble des distances d permet de modéliser l'agencement 3D de la maille du cristal.

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