Chimie du Solide

Cet enseignement concerne la chimie de l’état solide, de la synthèse d’un composé jusqu’à l’élaboration et la mise en forme d’un matériau. Il explicite notamment la stratégie d’une synthèse selon l’application visée et les corrélations entre nature chimique, structure cristalline, structure électronique et propriétés des solides. Les outils de la cristallographie appliquée au solide inorganique sont introduits afin de décrire la symétrie d’un solide cristallisé et d’appréhender les aspects théoriques et pratiques de la diffraction des rayons X comme outil de détermination de structure.

Pré-requis : Chimie inorganique : Modèles de la liaison métal-ligand, de la structure des complexes de métaux de transition et théorie du champ cristallin ; Chimie quantique : Equation de Schrödinger, fonction d’onde et niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène ; Physique : Ondes planes progressive, interference d’un réseau de points en lumière monochromatique ; Mathématiques : théorie des groupes, notions d’espace réciproque, produits scalaire vectoriel et mixte.

1. Description du solide périodique — Bases de Cristallographie ; Diffraction des milieux cristallins

2. Les liaisons dans les solides — Les liaisons métallique, ionique, covalente et leurs limites

3. Quelques propriétés des matériaux — Propriétés électriques (semi-conducteurs)

4. Chimie des cations en solution aqueuse : de l’ion au solide — Précurseurs en solution : hydroxylation des cations ; Condensation des précurseurs en solution ; Complexation et condensation.

5. Élaboration et mise en forme de matériaux par chimie douce — Le procédé sol-gel et les matériaux basse température ; Application à l’élaboration de nanomatériaux ; Matériaux hybrides organiques-inorganiques ; Apport de la structuration des matériaux

 Bibliographie

A. Ringbom, Les complexes en Chimie analytique, Dunod, Paris 1967

P. Souchay, Ions minéraux condensés, Masson, Paris 1969

J.P. Jolivet, De la solution à l’oxyde, InterEditions-CNRS, Paris 1994.

Rousseau –Gibaud , Cristallographie géométrique et radiocristallographie 3^ème édition. Dunod.

Van Meerssche – Feneau-Dupont, Introduction à la cristallographie et à la chimie structurale 3^ème édition. Editions Peeters.

J.-F. Marucco Chimie des solides, EDP sciences 2004,

Smart – Moore, Introduction à la chimie du solide. Masson.