Solides ioniques

Sommaire

Introduction

Loi de Coulomb

Solides ioniques

Exemple de solide ionique

Dans un solide, seuls les électrons peuvent se déplacer par frottement. Ils sont alors transférés d’un corps à un autre. Les charges négatives vont alors :

surcharger le corps « recevant » négativement
charger positivement celui qui perd ses électrons.

Remarque

Des corps portants des charges de même signe se repoussent tandis que des corps portant des charges de signes opposés s’attirent.

Charles Coulomb en 1785 établit la loi des interactions électrostatiques :

Définition

Deux corps ponctuels A et B séparés d’une distance d et portant des charges qA et qB exercent l’un sur l’autre des forces $\overrightarrow{F_{A/B}}$ et $\overrightarrow{F_{B/A}}$ telles que :

\overrightarrow{F_{A/B}} = -\overrightarrow{F_{B/A}}

Les deux forces ont alors les caractéristiques suivantes :

même direction
sens opposés
appliquées en B et en A
répulsives pour des charges identiques et attractives pour des charges opposées

Leur valeur, identique, est définie par la relation suivante :

F = \frac{k*|q_A*q_B|}{d^2}

où :

F est la force, en Newton (N)
$q_A$ et $q_B$ sont les charges exprimées en Coulomb (C)
d est la distance entre A et B, en mètres (m)
$k = 9*10^9\text{N.m}^2\text{C}^{-2}$

Si les charges $q_A$ et $q_B$ sont de même signe, alors il y a répulsion des deux forces.

Si les charges $q_A$ et $q_B$ sont de signes opposés, alors il y a attraction des deux forces.

Les ions peuvent être assimilés à des sphères chargées positivement (cations) ou négativement (anions).

Ils peuvent former des solides ioniques par association d’un anion et d’un cation (puisque cation et cations se repoussent, tout comme anions et anions).

Un solide ionique est électriquement neutre.

Asservi à la force électrostatique, chaque ion s’entoure d’ions de signes opposés et forme un cristal ionique. C’est cette interaction électrostatique qui assure la cohésion du solide ionique.

Dans un solide ionique, les ions sont immobiles et ont des positions déterminées.

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Cohésion des solides moléculaires