L'état solide périodique

La structure Blende ZnS. Maille cubique F, a = 5.409 Å, Z=4 (4 motifs ZnS). On peut décrire cette structure soit :

• comme un réseau F de soufre et un réseau F de zinc (en noir) décalés de ($\text{1/4 1/4 1/4}$). Constater la parenté avec la structure diamant.

• comme un réseau F de soufre, les atomes de zinc occupant la moitié des sites [4] formés par le réseau des soufres.

Sur la figure représentant les espèces avec leur taille respective réelle, on peut constater que les sphères de soufre réalisent un empilement assez compact justifiant la deuxième description. La coordinence des 2 espèces est tétraédrique mais on se contente généralement de définir la coordinence du métal : on citera donc la coordinence 4 du zinc.

Une autre variété du sulfure de zinc ZnS, la Wurtzite, est connue (on parle de variété allotropique). La maille est hexagonale (a=3.811 Å, c=6.234 Å, Z=2). On peut remarquer que si ZnS blende est à relier à la structure Diamant (et à l'empilement de type c.f.c), ZnS Wurtzite est à relier à l'empilement hexagonal compact. A ce propos, l'utilisation de la notion d'empilement se fait sur la base d'un modèle de positions relatives identiques, car ces structures ne sont pas compactes.

• Maille cubique F, a = 5.64 Å

• La structure cristalline est formée par :

  • 1 réseau F d'ions $\text{N}{{\text{a}}^{\text{+}}}$ (en noir)

  • 1 réseau F d'ions $\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$ décalés de a/2 ($\text{1/2 0 0}$ ).

• La coordination des ions $\text{N}{{\text{a}}^{\text{+}}}$ est 6 :

  • chaque cation est au centre d'un octaèdre d'ions $\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$

  • chaque octaèdre $\text{NaC}{{\text{l}}_{\text{6}}}^{\text{5-}}$ est lié par tous ses sommets à un autre octaèdre $\text{NaC}{{\text{l}}_{\text{6}}}^{\text{5-}}$.

  On retrouve bien le motif formulaire si on exprime l'entourage d'un ion $\text{N}{{\text{a}}^{\text{+}}}$ : chaque ion $\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$ est commun à 6 octaèdres (voir l'ion $\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$ au milieu de la maille), on écrit alors : $\text{N}{{\text{a}}^{\text{+}}}{{\text{(Cl}_{\text{1/6}}^{\text{-}}\text{)}}_{\text{6}}}\text{=N}{{\text{a}}^{\text{+}}}\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$.

• Maille cubique P, a = 4.123 Å

• La structure cristalline est formée par

  • 1 réseau P d'ions $\text{C}{{\text{s}}^{\text{+}}}$ (en noir)

  • 1 réseau P d'ions $\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$ décalés de $\text{1/2 1/2 1/2}$ .

• Les tailles voisines des ions ne permettent pas de dire ici que $\text{C}{{\text{s}}^{\text{+}}}$ occupe les sites créés par le réseau des ions $\text{C}{{\text{l}}^{\text{-}}}$ .

• La coordinence de l'ion $\text{C}{{\text{s}}^{\text{+}}}$ est 8 (polyèdre de coordination cubique formé par $\text{CsC}{{\text{l}}_{\text{8}}}^{\text{7-}}$ ).