Corrige AGREGINT Composition de Chimie 2005 AGREG PHYS
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Corrigé Partie A. Le Fer I – Etat Solide I.1 Structure électronique I.1.1 Configuration électronique du fer dans son état fondamental : 6 2 2 2 6 2 6 6 2 [Ar]3d 4s ou 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 2+ 6 0 3+I.1.2 Ions les plus courants : Fe [Ar]3d 4s car départ facile des 2 électrons s et Fe 5 0 5[Ar]3d 4s car 3d stable (couche d à moitié pleine). I.2 Structure cristalline du fer et du monoxyde de fer I.2.1 Maille élémentaire du type cubique centré (CC) et cubique à faces centrées (CFC) : CC : CFC : I.2.2 Masse volumique des variétés allotropiques du fer. 1• Fer α (CC) 8× +1=2 atomes propres / maille 82 × M 2 × 55,85 3 −3 −3Feρ = ρ = = = 7848,9.10 g.m = 7849 kg.mα 3 23 −9 3cc 6,02.10 × (0,287.10 )N × aA α 1 1• Fer γ (CFC) 8× +6× =4 atomes propres / maille 8 24 × M 4 × 55,85Fe 3 −3 −3ρ = ρ = = = 8881,7.10 g.m = 8882 kg.mCFCγ 3 23 −9 3N × a 6,02.10 × (0,347.10 )A γ I.2.3 Rayon métallique du Fer α (CC) −90,287.10 × 34 × R a × 3 −10α α a = ⇒ R = = = 1,24.10 m = 124 pm α α4 43 1 • Sites octaédriques : Milieux des faces : 6/2 = 3 / maille Milieux des arêtes : 12/4 = 3 / maille Soit 6 / maille • Sites tétraédriques : 12×2Aux 1/4 et 3/4 des médiatrices des arêtes : = 12 sites tétraédriques / maille (ou 4 26×4sur chaque face : = 12 sites / maille). 2 • Rayon maximum des sites octaédriques Octaèdre irrégulier aplati aux centres des faces. 2 atomes de fer à a/2 et 4 atomes de fer à a 2 . 2Rα - la ...
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Partie A. Le Fer I – Etat Solide I.1 Structure électronique I.1.1 Configuration électronique du fer dans son état fondamental : [Ar]3d64s2ou 1s22s22p63s23p63d64s2I.1.2 Ions les plus courants : Fe2+[Ar]3d64s0car départ facile des 2 électrons s et Fe3+[Ar]3d54s0car 3d5stable (couche d à moitié pleine). I.2 Structure cristalline du fer et du monoxyde de fer I.2.1 Maille élémentaire du type cubique centré (CC) et cubique à faces centrées (CFC) : CC : CFC : I.2.2 Masse volumique des variétés allotropiques du fer. Ferα(CC) 8×81+1=2atomes propres/maille= ρα= ρcc=2N××MaFαe3=2×855,09,1.845873g.m−3=7849 kg.m−3 A6,02.1023×(0,287.10−9)3 Ferγ(CFC) 8×18+6×12=4atomes propres/maille,85 ργ= ρCFC=4NA××aMFγ3e=4×557.3410−9 3=8881, 7.103g.m−3=8882 kg.m−3 6,02.1023×(0, ) I.2.3 Rayon métallique du Ferα(CC) aα=4×R3αRα=aα×34=782,01.40−9×3=1,24.10−10m=124 pm
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Sites octaédriques : Milieux des faces : 6/2 = 3 / maille Milieux des arêtes : 12/4 = 3 / maille Soit 6 / maille Sites tétraédriques : Aux1/4et3/4desmédiatricesdesarêtes:122×2=12 sites tétraédriques / maille (ou 4 surchaqueface:62×4=12 sites / maille). Rayon maximum des sites octaédriquesOctaèdre irrégulier aplati aux centres des faces. 2 atomes de fer à a/2 et 4 atomes de fer à a2 2 . 4Rα - la tite distance est a/2. Soit ROh+ Rα= a/2 aveca=plus pe 3 ROh=2R3α−Rα=Rα3(2−1)=0,155×Rα=19,5pmRayon maximum des sites tétraédriques : (cf schéma) 5 Rα+ RTd = AB avec AB2= AC2+ BC24a)=(2+)a2(2=a2611(+)14=a26154=BAaSoit RTd=45a−Rαaveca=4Rα3 RTd=Rα35−1=0,291Rα=36,4mp I.2.4 Solutions solides Fe + C. On sait que R(Fe) = 124 pm et R (C) 77 pm, RTd= 36 pm et ROh= 19 pm, les rayons du fer et du carbone sont trop différents pour envisager des solutions solides de substitution. Il y a donc insertion avec déformation du réseau hôte.
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