Le graphite en cristallographie

Thèmes abordés

Chimie, Graphite en cristallographie, carbone, atomes, feuillet, empilements, distance, structure, coordinence, hybridation, liaisons chimiques, diamant, système chimique, activation

Résumé du document

Dans le graphite, le carbone cristallise dans un réseau hexagonal. Dans un feuillet les atomes de carbone occupent les sommets d'hexagones réguliers de côtés valant 142 pm. Deux feuillets sont distants de 335 pm et s'arrangent de façon que les centres des hexagones d'un feuillet soient au-dessus des sommets de l'autre feuillet. Le troisième feuillet est positionné de manière identique au premier.

Extraits

[...] Est-elle compacte ? C = (Volume des 4 atomes) /(Volume de la maille) = x 4/3  3)/(Volume de la maille)= x 4/3 (71.10-12)^3)/(3,51 .10-29) = 0,17 soit Avec 2 r = 142 pm et r = 71 pm La compacité du graphite est faible puisque le volume occupé par les atomes de carbone ne représente qu'environ du volume disponible. Il est donc très peu compact. Il peut être utilisé comme matériau d'intercalation. Où se placeraient les alcalins ? En déduire l'intérêt du graphite comme matériau d'électrode. [...]

[...] Le Graphite en Cristallographie Dans le graphite, le carbone cristallise dans un réseau hexagonal. Dans un feuillet les atomes de carbone occupent les sommets d'hexagones réguliers de côtés valant 142 pm. Deux feuillets sont distants de 335 pm et s'arrangent de façon que les centres des hexagones d'un feuillet soient au-dessus des sommets de l'autre feuillet. Le troisième feuillet est positionné de manière identique au premier. Dessiner la structure du graphite et la décrire en termes d'empilements « ABC » Vus de dessus, les feuillets semblent comme une superposition de plans d'hexagones réguliers : - La distance entre 2 feuillets est de : dA-B = 335 pm. [...]

[...] Comparaison Graphite/Diamant : Déterminer le rayon covalent du carbone dans le diamant et le graphite. Commenter. Dans le carbone diamant, la tangente entre les atomes se fait le long de la grande diagonale du cube. On peut alors écrire : 2r = a√34 r = a√38 = 77,1 pm. [Contact direct entre 2 atomes selon de la grande diagonale d'où 2r = a√34] Dans le carbone graphique, on a r = a de l'hexagonal2 = 71 pm. Le rayon covalent du carbone est plus petit dans le graphite que dans le diamant. [...]

[...] Le diamant est métastable et le graphite est stable. Métastable : « se dit d'un système chimique dont la vitesse de transformation est très faible et qui a l'apparence de la stabilité » - Le Robert. D'après la thermodynamique, que devrait-il se passer pour le diamant ? Cela aura-t-il lieu ? Pourquoi ? D'après la thermodynamique, le diamant devrait chercher un état plus stable et donc se transformer en graphite. Cependant, cela n'aura pas lieu, car malgré le fait que la différence d'énergie entre le diamant et le graphite soit faible E = 0,016 eV, on observe sur le diagramme qu'il faut une très grande quantité d'énergie d'activation pour amener le diamant à réagir et à être transformé en graphite Ea = 3,545 eV. [...]

[...] Ainsi, le graphite appartient aux cristaux moléculaires. (Liaison covalente dans un même feuillet, liaison de type Van Der Waals entre feuillets, perpendiculairement). Quelles propriétés électriques et mécaniques peut-on attendre du graphite ? Dans le graphite, le carbone forme 3 liaisons , or, dans la couche de valence du carbone il y a 4 atomes, soit la formation de 4 liaisons. Il y a donc un électron « libre ». Ce quatrième électron forme avec un de ses voisins une liaison , il s'agit d'une liaison qui se déplace librement : mésomérie. [...]