L'état solide périodique

Le carbone diamant

  • Caractéristiques :  Maille cubique F :  a = 3.5668 Å, Z=4 (motif ${{\text{C}}_{\text{2}}}$)

  • Description : On peut décrire cette structure tridimensionnelle de 2 manières :

    - un réseau F de carbones (C') + la moitié des “ sites ” [4] du réseau occupé par des carbones (C"). Cela distingue 2 types de carbones (C' et C") qui forment le motif périodique ${{\text{C}}_{\text{2}}}$ auquel s'appliquent les translations F.

    - des tétraèdres de carbones dont tous les sommets sont communs à un autre tétraèdre. Chaque tétraèdre possède un carbone en son centre.

$${{d}_{C-C}}=\frac{a\sqrt{3}}{4}=1.544\,\mathring A \,\,\,et\,\,\,\,{{r}_{c}}=0.77\,\mathring A\,\,\,\,\,\,\,\,\,;\,\,\,\,\,\,\,\tau =\frac{4\times (2\cdot \frac{4}{3}\pi r_{c}^{3}}{{{a}^{3}}}=0.34$$

Le graphite

Il existe une autre variété du carbone, le graphite dont la structure, plus complexe, est formée par des feuillets de cycles hexagonaux de carbone (caractère bidimensionnel prononcé).

  • La maille est hexagonale : a = 2.456 Å, c = 6.696 Å

  • les feuillets sont distants de c/2 = 3.35 Å

  • la coordinence du carbone est 3 (hybridation $s{{p}^{2}}\text{ },\text{ }{{d}_{C-C}}=1.41\text{ }{\mathring A}$ )

Remarque

Les structures cristallines du carbone (type Diamant et Graphite) sont un bon exemple de corrélation entre la structure électronique des atomes et leur état physique et par conséquence leurs propriétés:

  • Le diamant est l'un des corps les plus durs et c'est un isolant électrique.

  • Le graphite est un des corps les plus mous (utilisé comme additif de lubrification ou comme palier anti-friction) et il est conducteur de l'électricité.

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