ATOME
Atome et théorie du solide
La théorie atomique et les méthodes de la mécanique quantique ont permis une description détaillée des propriétés de la matière à l'état solide.
Chlorure de sodium
Encyclopædia Universalis France
Les cristaux sont caractérisés par un arrangement très ordonné de leurs atomes tel qu'un réseau géométrique caractéristique se répète dans tout le cristal.
Les corps amorphes (les verres par exemple) sont constitués d'atomes qui ne sont que localement ordonnés. Un réseau d'atomes se prolonge dans un autre réseau un peu différent du premier.
Les principaux solides cristallins se classent, en général, dans les types suivants :
Enrico Fermi
Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
1. Les métaux et alliages métalliques ; les forces d'interaction responsables du maintien des atomes dans les réseaux métalliques sont nommées forces de liaison métallique. Les atomes dans le métal ont un électron qui n'est pas très fortement lié ; il en résulte que celui-ci peut migrer aisément d'un atome à l'autre, ce qui explique les propriétés de conductions électrique et thermique des métaux. Le gaz que formeraient de tels électrons obéit au principe de Pauli ; il est décrit par une théorie statistique due à Fermi et Dirac.
2. Les cristaux ioniques : les nœuds du réseau sont occupés par des ions.
3. Les cristaux moléculaires incluent des atomes ou molécules neutres dans leurs réseaux. Les forces de liaison entre ces atomes ou molécules sont les forces d'attraction de Van der Waals.
4. Les cristaux de valence sont constitués d'atomes dont les interactions sont des forces de liaison chimique (diamant) ; le couplage correspondant des électrons explique la grande résistance électrique de ces cristaux.
5. Les semi-conducteurs dont les propriétés résultent, en général, de la libération d'électrons par des impuretés insérées dans un réseau cristallin, avec mise en œuvre d'une énergie faible par rapport à l'énergie d'excitation d'un atome libre, énergie qui n'est pas très grande non plus en comparaison avec l'énergie thermique kT.
6. Les cristaux à liaison hydrogène, pour lesquels la cohésion est créée par le déplacement d'atomes d'hydrogène d'un radical vers la partie négative d'une autre molécule.
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Écrit par
- José LEITE LOPES : professeur de physique nucléaire, université Louis-Pasteur, directeur du groupe physique théorique et hautes énergies du Centre de recherche nucléaire de Strasbourg
Classification
Médias
Composants de base de l'atome
Encyclopædia Universalis France
Modélisation de l'atome d'uranium
DeAgostini/Getty Images
Max Planck
Hulton Archive/ Getty Images
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