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Enseignement scientifique 1re

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L'atelier des apprentis




A
La carboglace

Déterminer les paramètres géométriques d’une maille

Version initiale (le coin des experts, exercice 9) ici
.

Carboglace et structure cristalline

verre qui fume
Carboglace et structure cristalline.

La carboglace, de formule chimique CO2, correspond à la forme solide du dioxyde de carbone. Elle cristallise sous la forme d’un réseau cubique à faces centrées.

Données
  • Masse d’une molécule de CO2 : m=7,31×1026m = 7\text{,}31 \times 10^{-26} kg
  • La masse volumique de la carboglace vaut =1,56×103⍴ =1,56×103 kg m3·m^{-3}


Questions

1. En supposant que la carboglace cristallise selon une structure CFC, établir le nombre de molécules par maille.


2. En déduire le paramètre ɑɑ de la maille.


3. En utilisant le théorème de Pythagore pour déterminer la diagonale d’une face de la maille en fonction de ɑɑ, en déduire la distance DD entre deux atomes de carbone de deux molécules voisines selon cette diagonale.

2
Les deux structures cristallines courantes du fer

Calculer la masse volumique d’un cristal

Voir les réponses

Le fer présente plusieurs structures cristallines dites allotropiques. Le fer α\alpha (alpha) possède une structure type cubique centrée tandis que le fer γ\gamma (gamma) possède une structure type cubique à faces centrées de paramètre a=0,356a = 0\text{,}356 nm.

Données
Masse d’un atome de fer : mFe=9,27×1026m_{\text{Fe}} = 9\text{,}27 \times 10^{-26} kg

Questions

1. Représentez la maille de la structure du fer γ\gamma en perspective cavalière et déduisez-en le rayon atomique du fer dans ce cas.
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Dessinez ici


2. Calculez la masse volumique du fer dans cette structure.

Instant
maths

Retrouvez des rappels de cours et des exercices d’application sur la perspective cavalière p. 281.

Diagramme de phase des variétés allotropiques du fer.
Diagramme de phase des variétés allotropiques du fer.

3
CaCO3 dans tous ses états ! Une affaire de système cristallin

Confronter des données nouvelles à ses connaissances


Le carbonate de calcium a pour formule chimique CaCO3. Les géologues le connaissent sous différentes formes de cristaux dont les plus connus sont la calcite et l’aragonite.

Questions

1. D’après les modèles moléculaires, ces minéraux cristallisent-ils dans les structures cubiques ou CFC ? Justifiez à l'aide des paramètres de maille.


2. Grâce à vos connaissances complétées par une recherche sur Internet, trouvez des structures d’organismes vivants constituées de ces cristaux.

Modèles cristallins de la calcite et de l’aragonite.


Images obtenues grâce au logiciel MinUSc.
Modèles cristallins de la calcite et de l’aragonite.

1
Les silicates d’alumine, témoins d’une histoire

Relier la structure d’une roche à des conditions physiques

Version experts (B) ici
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Diagramme P/T et domaines de stabilité de trois silicates d’alumine
Diagramme P/T et domaines de stabilité de trois silicates d’alumine.

Les silicates d’alumine permettent de reconstruire une histoire géologique. On étudie un gneiss à sillimanite (roche métamorphique) échantillonné en surface.

Questions

Retrouvez le parcours subi par la roche, expliquant la présence de sillimanite et sa localisation en surface.
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