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Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". LA LIAISON METALLIQUE

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". I- INTRODUCTION Un métal est un réseau régulier d'ions chargés positivement assimilés à des sphères tangentes qui baignent dans le nuage électronique formé par les électrons de valence des atomes. + + + + + cation Bain d’électrons de valence La cohésion (liaison) entre les atomes est assurée par leurs électrons de valence partagés entre les atomes du réseau. La liaison métallique n'a pas de caractère dirigé.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". II – PROPRIETES DES METAUX 1 – Propriétés mécaniques La liaison métallique A – A est faible devant la liaison covalente A – A Exemple Pour Li métallique, ELi – Li = 54 KJ/mole Pour la molécule Li 2, ELi – Li = 163 KJ/mole Deux propriétés mécaniques principales des métaux : - La malléabilité : le métal peut être plié - La ductilité : le métal peut être étiré en fils.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". 2 – Propriétés Thermiques Un métal est un bon conducteur thermique A une certaine température, sous un champ électrique un courant électrique Effet thermoélectronique.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". 3 – Propriétés optiques Les métaux sont de bons réflecteurs de la lumière la couleur est grise : absorption de toutes les radiations et émission de la plupart (lumière blanche) Remarque : La couleur d'un métal correspond à la radiation lumineuse qu'il n'absorbe pas. Exemple l'or (Au) et le cuivre (Cu) absorbent dans le bleu et émettent dans l'orange.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". E champ électrique e- Courant électrique hυ feuille métallique Effet Photoélectrique

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". 4 – Propriétés électriques Un métal est un conducteur d’électricité On distingue trois types de solides : - Conducteurs : faible résistivité (10 -6 à 10 -8 Ωm) ou conductivité élevée (106 à 108 Ω-1 m-1), - Isolants : forte résistivité (108 à 1020 Ωm) ou conductivité très faible, - Semi-conducteurs : résistivité est comparable à celle des conducteurs seulement si T .

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". III – UNE APPROCHE DE LA LIAISON METALLIQUE : LA THEORIE DES BANDES En 1905, DRUDE explications des propriétés des métaux en se basant sur la théorie de l'électron libre En réalité, les électrons se trouvent dans le champ des cations. En 1928, BLOCH introduction de la théorie des bandes d'énergie.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". 1 – Modèle des bandes d'énergie E Bande d'énergie formée par 3 N niveaux 2 p (maximum 6 N e-) 2 p Bande interdite Bande d'énergie formée par N niveaux 2 s (maximum 2 N e-) 2 s Bande interdite 1 s 1 atome 2 3 atomes N atomes Bande d'énergie formée par N niveaux 1 s (maximum 2 N e-)

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". Bande de valence : Constituée des niveaux les plus élevés et contient les électrons à l'état fondamental, la bande de valence est généralement pleine. Bande de conduction Bande immédiatement supérieure, elle peut être vide ou partiellement remplie. La distinction entre conducteurs, semi-conducteurs et isolants vient principalement de l'intervalle d'énergie de la bande interdite. N. B. : La présence d’une bande partiellement remplie est une caractéristique d'un métal conducteur, elle permet le passage du courant électrique.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". 2 – Etude des propriétés conductrices des matériaux a – Cas d'un conducteur i – Cas du Cuivre Cu (Z = 29) …… 3 d 10 4 s 1 B. C. 3 d 10 B. V. La bande 4 s est partiellement remplie, c'est donc une bande de conduction qui permettra au métal d'être conducteur.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". ii – Cas du magnésium Mg (z = 12) 1 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 0 B. C. vide 3 s 2 B. V. entièrement remplie C'est le chevauchement partiel entre B. C et B. V. permettra au magnésium d'être conducteur Remarque Dans les deux cas, le déplacement des électrons nécessite une énergie très faible, donc l'application d'un champ électrique fera apparaître un courant électrique.

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". b – Cas d'un isolant L'écart énergétique entre la B. V. totalement remplie et la B. C. vide est grand (GAP très grand ou la zone interdite est large). Impossible de faire passer un électron de la B. V. à la B. C. . C'est le cas du diamant où le GAP 7 e. V

Cours de Chimie générale 1 “LIAISON CHIMIQUE". c – Cas d'un semi-conducteur La largeur de la zone interdite entre la B. C. et la B. V. est faible. Exemples : Pour Si : Pour Ge : GAP 1, 1 e. V GAP 0, 7 e. V Faible excitation (Exp. La Température) fera passer un électron de la B. V. à la B. C. et fait apparaître un trou dans la B. V. ce qui permet aux électrons de se déplacer et conduire le courant. *************