solide

[theo2059]

Bonjour,
Les protons et neutrons sont solidement attachés dans un noyau grâce à l'interaction forte.Je voudrais savoir quelle est le force qui lie les atome entre eux dans un solide?
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[Karibou Blanc]

Salut,

Les liens entre atomes (ou liaisons chimiques) dans un solides sont de plusieurs types différents suivant la configuration électronique de l'atome. Mais tous ces liens sont de natures électromagnétiques à la base.

Je vois à ma connaissance deux grandes familles de liaisons, celles où il y a délocalisation des électrons isolés sur les couches externes des atomes (comme la liaison ionique ou métallique), et celles issues d'une intéraction électrique dipolaire entre les atomes (liaison de type van der waals).

KB

[philou21]

De tous les cas ce sont des interactions électrostatiques.

[theo2059]

Est ce que ça veut dire que les électrons(chargé négativement) d'un atome sont attirés par le noyau d'un autre atome(chargé positivement), celui d'à côté?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Karibou Blanc]

électrostatiques

Pas forcément statique non. Prends l'interaction dipolaire par exemple.

[theo2059]

Donc philou se trompe alors?
comment peut t on expliquer cette interaction dipolaire?Je peux m'imaginer l'autre, l'interaction électrostatique, celle que j'ai mentinonné juste avant, mais j'ai du mal à voir celle là?

[invite687e0d2b]

Salut,

Les liens entre atomes (ou liaisons chimiques) dans un solides sont de plusieurs types différents suivant la configuration électronique de l'atome. Mais tous ces liens sont de natures électromagnétiques à la base.

Je vois à ma connaissance deux grandes familles de liaisons, celles où il y a délocalisation des électrons isolés sur les couches externes des atomes (comme la liaison ionique ou métallique), et celles issues d'une intéraction électrique dipolaire entre les atomes (liaison de type van der waals).

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pourrais-tu donner plus de détails?
merci

[philou21]

Donc philou se trompe alors?
comment peut t on expliquer cette interaction dipolaire?Je peux m'imaginer l'autre, l'interaction électrostatique, celle que j'ai mentinonné juste avant, mais j'ai du mal à voir celle là?

c'est pareil, une interaction dipolaire est une interaction électrostatique (quand on parle de dipoles électrique bien sûr...).
un dipole est formé d'une charge positive et d'une charge négative séparées d'une certaine distance. Un dipole est donc globalement neutre mais deux dipoles peuvent quand même s'attirer suivant leurs orientations respectives.

[theo2059]

ça veut dire que 2 dipole vont s'orienter tête bêche pour former une liaison?
Concernant l'énergie interne d'un solide?Selon les auteurs l'énergie interne comprend l'énergie cinétique microscopique, l'énergie potentiel intérieur et l'énergie de masse.
L'énergie de masse correspond à la stabilité de chaque noyau (l'énergie de masse étant égal à la somme des masses de tous les protons et neutrons et électrons multiplié par vitesse de la lumière au carré).
L'énergie potentiel pour un solide indéformable est dit nul(en fait elle est constante mais on suppose cette constante égal à zéro)
Mais où ce trouve l'énergie de cohésion de l'ensemble?c'st à dire l'énergie qui fait que l'objet soit solide?

Désolé je dois partir je reviens ce soir.Merci beaucoup

[Karibou Blanc]

un dipole est formé d'une charge positive et d'une charge négative séparées d'une certaine distance. Un dipole est donc globalement neutre mais deux dipoles peuvent quand même s'attirer suivant leurs orientations respectives.

Oui mais il faut bien les induire ces dipoles, il faut déplacer les charges par rapport aux autres. Et puis, et puis une fois les dipoles induits, ils peuvent tres bien interagir de facon dynamique et pas seulement statique.

L'énergie potentiel pour un solide indéformable est dit nul(en fait elle est constante mais on suppose cette constante égal à zéro)

Je ne vois pas bien de quelle énergie potentielle il s'agit. En général on explique la cohésion des solides par l'équilibre qu'il y a entre deux effets antagonistes : l'attraction coulombienne (soit via les charges si les atomes sont ionisés soit via les dipoles induits par les mouvements des charges à l'intérieur de chaque atome) et la répulsion des électrons liée au principe d'exclusion.

On représente ensuite l'énergie potentielle d'interaction entre deux atomes en fonction de la distance qui les sépare. Et on remarque qu'il existe un minimum de potentiel qui correspond à l'équilibre que je mentionais au départ. Le zéro d'énergie est fixé à l'infini, ce qui signifie juste qu'on considère que les atomes n'intéragissent pas s'ils sont infiniment éloigné (rien de bien méchant). Une fois cette normalisation fixée pour l'énergie, on voit que le minimum du potentiel d'interaction à une énergie négative (par rapport à notre zéro précédemment défini, n'y vois rien de mystérieux). Physiquement cela signifie que les deux atomes seront dans un état plus stable s'il sont séparés de la distance correspondant au minimum. Par plus stable, je veux qu'il va te couter de l'énergie si tu veux les rapprocher ou les éloigner l'un de l'autre. Pour les rapprocher, il est pratiquement imposible de le faire, la répulsion est considérable, on ne peut sortir du puits de potentiel vers la gauche. Par contre il est possible de les éloigner infiniment loin l'un de l'autre en fournissant une énergie finie, correspondant à la profondeur du puits. L'énergie dont tu parles est précisément celle là.

[Karibou Blanc]

pourrais-tu donner plus de détails?

J'ai dit pas mal de chose d'assez générale. Je ne vais pas pouvoir faire un cours de physique du solide

Tu veux savoir quoi plus en détails exactement ?

KB

[invite687e0d2b]

J'ai dit pas mal de chose d'assez générale. Je ne vais pas pouvoir faire un cours de physique du solide

Tu veux savoir quoi plus en détails exactement ?

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çà va merci... j'ai fait une petite recherche et j'ai trouvé ce qu'il me fallait

[mariposa]

Salut,

Les liens entre atomes (ou liaisons chimiques) dans un solides sont de plusieurs types différents suivant la configuration électronique de l'atome. Mais tous ces liens sont de natures électromagnétiques à la base.

Je vois à ma connaissance deux grandes familles de liaisons, celles où il y a délocalisation des électrons isolés sur les couches externes des atomes (comme la liaison ionique ou métallique), et celles issues d'une intéraction électrique dipolaire entre les atomes (liaison de type van der waals).

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Quelques précisions:
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Il est dangereux en physique du solide d'assimiler les problèmes de cohésion avec la "délocalisation" des électrons.
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Par exemple le Silicium (semi-conducteur) se décrit bien en termes d'électrons "libres" (pour la BC).

En termes de cohésion le bon langage serait plutôt la liaison covalente (sur le modèle de la molécule d'H2).
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Avec un compromis le modèle de bande en liaisons fortes peut à la fois véhiculer le concept de cohésion et un modèle pour la structure électronique de la bande de valence.
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Par contre la "liaison ionique" est d'une très grande subtilité. Pour comprendre il faut répondre à la question:

Pourquoi il y a dans un solide tel que NaCl un transfert complet de charges entre Na et Cl alors qu'ume molécule Na-Cl est pratiquement covalente. Le "Kittel" est très faible sur cette question.

[Karibou Blanc]

En termes de cohésion le bon langage serait plutôt la liaison covalente (sur le modèle de la molécule d'H2

Je veux bien, mais la délocalisation des électrons est bien à la base de la liaison covalente il me semble. Par délocalisation, j'entends que l'état de plus base énergie, donc le plus stable et une superposition d'états propres atomiques.

[theo2059]

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Par contre la "liaison ionique" est d'une très grande subtilité. Pour comprendre il faut répondre à la question:

Pourquoi il y a dans un solide tel que NaCl un transfert complet de charges entre Na et Cl alors qu'ume molécule Na-Cl est pratiquement covalente. Le "Kittel" est très faible sur cette question.

Je ne comprends on m'a toujours que pour la molécule de NaCl il s'agit d'une liaison ionique car Na est fortement électropositif et Cl fortement électronégatif.(Par opposition par exemple à la liaison de la mlécule de O2 où l'on parle de liaison covalente car les 2 électrons appartiennent autant à l'un qu'à l'autre, aprés entre ces 2 cas limites il y a des liaisons covalente à caractère ionique partiel comme H20).

[philou21]

C'est quoi une molécule Na-Cl ?

[mariposa]

Je ne comprends on m'a toujours que pour la molécule de NaCl il s'agit d'une liaison ionique car Na est fortement électropositif et Cl fortement électronégatif.(Par opposition par exemple à la liaison de la mlécule de O2 où l'on parle de liaison covalente car les 2 électrons appartiennent autant à l'un qu'à l'autre, aprés entre ces 2 cas limites il y a des liaisons covalente à caractère ionique partiel comme H20).

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Tout ceci est parfaitement excate. Seulement dans une molécule "hypothétique Na-Cl le transfert des charges est partiel et non total. Par contre dans le solide NA-Cl le transfert est total, tel qu'il est présenté dans les livres de physique du solide.
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Je vous laisse à réfléchir sur la question!!

[philou21]

Si j’ai bien compris il s’agit d’une optimisation géométrique d’une molécule gazeuse NaCl. A quel niveau de théorie est fait cette étude, DFT HF, MP2 MP4 ? et ensuite, comment sont calculer les charges atomiques ? Ont-elles un sens ? On sait par exemple que pour reproduire le moment dipolaire de CO il faut pousser les calculs à un niveau très élevé. Et pour CO on à une valeur expérimentale à se mettre sous la dent ! Pour la molécule Na-Cl j’en doute.

[mariposa]

Si j’ai bien compris il s’agit d’une optimisation géométrique d’une molécule gazeuse NaCl.

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Oui, si tu veux, mais cette discussion porte, en partie sur la liaison ionique dans les solides, cest pourquoi j'aisugéré la comparaison Na-Cl molécule contre solide.

A quel niveau de théorie est fait cette étude, DFT HF, MP2 MP4 ?

. Je ne connais pas la signification de ces sigles.Peux-tu m'expliquer.

et ensuite, comment sont calculer les charges atomiques ? Ont-elles un sens ? On sait par exemple que pour reproduire le moment dipolaire de CO il faut pousser les calculs à un niveau très élevé. Et pour CO on à une valeur expérimentale à se mettre sous la dent ! Pour la molécule Na-Cl j’en doute.

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En fait c'est une coopération que j'avais eu avec le labo de chimie quantique de Malrieu à Toulouse. Les calculs étaient numériquement poussé: c'était de l'interaction de configuration. On comparait le point de vue des chlmistes théoriciens avec celui des physiciens du solide (moi en l'occurence).

[philou21]

Oui, les sigles indiquent des niveaux de théorie qui sont des alternatives à l'interaction de configuration pour inclure de la corrélation électronique : DFT: density fonctional theory ; MP2 methode perturbative au deuxième ordre ; MP4 à l'ordre 4 ...

Je suis curieux d'une chose (complétement ignorant en la matière...) comment faites vous (les solidistes) pour estimer les charges des atomes dans votre cristal (NaCl par exemple) ? et sur quelles données vous basez-vous pour dire que le transfert électronique est complet de Na vers Cl ?