Propriétés des solides

Propriétés des solides

Tout d'abord, rappelons la définition de la matière.

Lamatière peut être classée en trois états différents : les solides, les liquides et les gaz. Cependant, nous ne parlerons que des solides dans cet article. N'oublie pas : les propriétés fondamentales des solides sont qu'ils ont une forme fixe et un volume défini, qu'ils sont incompressibles et que leurs molécules sont étroitement agencées les unes aux autres dans une position fixe.

Mais que sont exactement les propriétés ? Et comment sont-elles classées ? Les propriétés sont classées en propriétés physiques ou chimiques :

Les propriétés physiques peuvent être divisées en deux catégories :

1. Propriétés intensives - propriétés qui sont indépendantes de la taille ou de la quantité de la substance.
2. Propriétésextensives - propriétés qui dépendent de la taille ou de la quantité de substance présente.

Comment savoir si une propriété est physique ou chimique ? Regarde l'image ci-dessous pour le savoir !

Fig. 1 : Exemples de propriétés physiques et chimiques, Isadora Zaghini - StudySmarter Originals

Maintenant que nous avons abordé ce qui fait que les propriétés sont physiques ou chimiques, parlons des différents types de solides et de leurs propriétés.

Les solides sont classés en solides cristallins et non cristallins (amorphes). Les solides cristallins sont ensuite divisés en quatre catégories différentes : Solides ioniques, moléculaires, réseaux covalents et métalliques.

• Les solides sont placés dans la catégorie correspondante en fonction des différences dans le type de particule (ion, atome ou molécules) et du type de force d'attraction présente.

Les solides cristallins sont formés de petites unités répétitives appelées cellules unitaires . Les cellules unitaires sont répétées et arrangées, ce qui donne lieu à une structure cristalline tridimensionnelle connue sous le nom de réseau cristallin. Les points bleus visibles dans les coins du réseau représentent un point du réseau et sont constitués d'un atome, d'une molécule ou d'un ion spécifique.

Fig. 2 : Structure de base du réseau cristallin, Isadora Zaghini - StudySmarter Originals.

Bien que les solides cristallins puissent avoir de nombreux arrangements, nous nous concentrerons uniquement sur les types de cellules unitaires suivants :

• Celluleunitaire primitive: une cellule unitaire où les points de treillis se trouvent dans les coins de la cellule unitaire.
• Cellule unitairecentrée sur le corps (BCC): une cellule unitaire qui a une particule au centre du réseau et une particule dans chacun des coins.
• Cellule unitaire centréesur la face (FCC) : une cellule unitaire qui contient une particule sur chacune des faces du réseau et une particule dans chacun des coins.
• Cellule unitaire centréesur le côté (SCC) : unecellule unitaire qui contient une particule sur deux faces opposées et une particule dans chacun des coins .

Fig. 3 : Types de cellules cubiques, Isadora Santos - StudySmarter Original.

Lessolides peuvent être :

• des solides ioniques.
• Des solides à réseau covalent.
• Des solides moléculaires.
• Des solides métalliques.
• Des solides amorphes.

Voyons maintenant quelques propriétés des différents solides cristallins : lessolides ioniques, les solides à réseau covalent, les solides moléculaires et les solides métalliques.

Propriétés des solides ioniques

Lessolides ion iques sont constitués d'ions reliés entre eux par des liaisons ioniques, un type de liaison chimique qui se produit entre un ion chargé positivement et un ion chargé négativement. La liaison ionique est une forte interaction électrostatique, et cette forte attraction est à l'origine de nombreuses propriétés des solides ioniques.

Les propriétés des solides ioniques comprennent une texture dure, un point de fusion élevé et un point d'ébullition élevé. Les solides ioniques ont également une faible pression de vapeur et sont cassants. Ces solides ne sont pas de bons conducteurs d'électricité, sauf s'ils sont chauffés pour devenir des composés ioniques fondus (état liquide) ou s'ils sont dissous dans l'eau. En ce qui concerne la conduction de la chaleur, les solides ioniques ne sont pas les meilleurs solides pour ce travail, car ils sont de mauvais conducteurs de chaleur. Les solides ioniques ont également une solubilité variable dans l'eau.

La liaison ionique est une forte interaction électrostatique, et cette forte attraction est responsable de nombreuses propriétés des solides ioniques, telles que leur texture dure, leur point de fusion élevé et leur point d'ébullition élevé. Les solides ioniques ont également une faible pression de vapeur et sont fragiles. Ces solides ne sont pas de bons conducteurs d'électricité, sauf s'ils sont chauffés pour devenir des composés ioniques fondus (état liquide) ou s'ils sont dissous dans l'eau.

Les solides ioniques ont une énergie de réseau, c'est-à-dire l'énergie qui est libérée lorsque les ions s'assemblent pour former des solides ioniques. L'énergie du réseau indique également l'intensité de la force d'attraction entre les ions.

Lorsqu'un ion potassium (^K+) et un ion chlore (^Cl-) s'unissent par liaison ionique, ils forment du chlorure de potassium (KCl), un solide ionique.

Fig. 4 : KCl Structure du réseau cubique à faces centrées, Isadora Zaghini - StudySmarter Originals.

Propriétés des solides à réseau covalent

Lessolides à réseau covalent sont composés d'atomes, et ces atomes sont reliés entre eux par des liaisons covalentes. Les liaisons covalentes se produisent lorsque des non-métaux partagent équitablement leurs électrons de valence pour remplir leur enveloppe extérieure.

Ce type de liaison est également solide, ce qui donne aux solides à réseau covalent leur texture très dure et leur point de fusion très élevé. Les solides à réseau covalent de ce groupe sont incapables de conduire l'électricité et sont également de mauvais conducteurs de chaleur (à l'exception du diamant, qui est un bon conducteur de chaleur). Les solides de cette catégorie sont également insolubles dans l'eau.

Le diamant est un type de solide à réseau covalent et un allotrope du carbone. Les allotropes sont des arrangements cristallins différents d'un même élément.

Fig. 5 : Structure du réseau FCC du diamant, Isadora Zaghini - StudySmarter Originals.

Propriétés des solides moléculaires

Les solides moléculaires sont constitués de molécules (polaires ou non polaires) dont la force d'attraction est la force intermoléculaire. Les molécules polaires ont généralement des forces dipôle-dipôle et des forces de dispersion de London, tandis que les molécules non polaires n'ont que de faibles forces de dispersion de London.

Les solides moléculaires polaires ont un point de fusion élevé, tandis que les solides moléculaires non polaires ont un point de fusion bas. Les solides moléculaires sont mous et ne peuvent pas conduire l'électricité. En termes de solubilité, les solides moléculaires non polaires sont insolubles dans l'eau et les solides moléculaires polaires ont un certain degré de solubilité dans l'eau.

La neige carbonique (_CO2 solide) est considérée comme un solide moléculaire non polaire, tandis que la glace (_H2O) est un solide moléculaire polaire.

Fig. 6 :_CO2 solide réseau cristallin FCC, Isadora Zaghini - StudySmarter Originals.

Propriétés des solides métalliques

La dernière catégorie de solides cristallins est celle des solides métalliques. Les solides métalliques sont composés d'ions positifs qui sont attirés les uns vers les autres par des électrons délocalisés dans le nuage électronique.

Ces solides sont d'excellents conducteurs d'électricité en raison de la capacité des électrons à se déplacer. Ils sont également de bons conducteurs de chaleur. Les solides métalliques n'ont pas de point de fusion spécifique. Au lieu de cela, les parties du solide fondent à des températures différentes. La dureté des solides métalliques varie également. Ces solides ont également des caractéristiques uniques telles que la malléabilité, la ductilité et la brillance.

L'argent élémentaire (Ag) est un exemple de solide métallique. L'ion argent, qui est chargé positivement, est entouré d'électrons délocalisés.

Fig. 7 : Structure d'un solide métallique à partir de l'exemple de l'argent, Isadora Zaghini - StudySmarter Originals.

Solides non cristallins (amorphes)

Les solides amorphes n'ont pas une forme arrangée comme les autres types de solides. Ils ont l'air désorganisés. Les solides amorphes sont fragiles et peuvent conduire l'électricité. Le verre est un bon exemple de solide amorphe. Le verre est composé de silice et d'une substance variable, telle que _B2O3 ou _K2O. Les composants sont d'abord chauffés jusqu'à ce qu'ils dépassent leur point d'ébullition, puis on les laisse refroidir rapidement.

Fig. 8 : Comparaison d'une structure solide cristalline et amorphe, Wikimedia Commons.

Maintenant, j'espère que tu te sens plus à l'aise en connaissant les différentes propriétés des solides et en sachant comment aborder les problèmes qui les impliquent !