Exercice 2 : l’or (10 pts)
Un lingot d’or de masse 1,00 kg occupe un volume de 52,5 mL.
Données : l’or cristallise dans une structure c.f.c. La masse d’un atome d’or
est m = 3,27×10−22 g
1. Démontrer que la masse volumique de l’or est ρ = 1,9.104 kg/m³(1 pt).
Calculer sa densité d (1 pt).
---------------- rho=m1/V=1.00/(52.5*10^(-6))=1912.5=1.905 kg/m^3
d=rho/rho°(H2O)=1.905
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2. Démontrer que le rayon atomique de l’or est r = 1,4.10-10 m (3 pts).
---------------- L’or cristallise dans une structure c.f.c.. La maille élémentaire de l'or contient 8*(1/8)+6*1/2=4 atomes d'or. Les atomes des faces sont jointifs. Si a est le paramètre de maille, r le rayon de l'atome d'or alors 4*r=a*√2 ==> r=a*√2/4
rho=m/V=4*m/a^3 ==> a= (4*m/rho)^(1/3)==> r= (4*m/rho)^(1/3)*√2/4=(4*3.27*10^(-25)/19047.5)^(1/3)*√2/4=1.448*10^(-10) m
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3. Rappeler la valeur de la compacité d’une maille c.f.c. et utiliser sa
définition pour démontrer que le paramètre a de la maille est 400 pm (3,5 pts).
Toute autre démonstration n’utilisant pas la définition et la valeur de la compacité est acceptée.
---------------- De la relation a= (4*m/rho)^(1/3)==(4*3.27*10^(-25)/19047.5)^(1/3)=4.095 10^(-10)m=409.5 pm
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4. Les atomes d’or sont disposés en couches ABCABC.
Calculez la distance entre deux plans consécutifs d’atomes d’or au contact. (1,5 pts)
---------------- Il manque la définition des couches A,B et C (coordonnées des plans considérés)
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