I. Situation d’apprentissage
Lors d’une journée « chimie et santé », les élèves observent une maquette du cristal de chlorure de sodium (sel de cuisine). On leur explique que cette structure particulière explique certaines propriétés du sel, mais qu’une consommation excessive est dangereuse pour la santé.
II. État naturel et structure du chlorure de sodium
1. Présence dans la nature
- On trouve le chlorure de sodium :
- sous forme solide : sel gemme (roche évaporite) ;
- en solution dans l’eau de mer et dans certaines eaux minérales.
- À l’état solide, il se présente sous forme de cristaux cubiques translucides.
2. Réseau cristallin
- Le chlorure de sodium est un composé ionique formé d’ions Na+ et Cl−.
- Dans le cristal, ces ions sont disposés de façon régulière et alternée dans les trois directions de l’espace, formant un réseau cristallin.
- Il y a autant d’ions Na+ que d’ions Cl− : le cristal est électriquement neutre, ce que traduit la formule statistique NaCl.
3. Maille élémentaire
- La maille est la plus petite entité répétée dans le cristal.
- Pour NaCl, la maille est un cube :
- les ions Cl− occupent les sommets et le centre de chaque face ;
- les ions Na+ occupent le centre du cube et le milieu de chaque arête.
- Chaque ion Na+ est entouré de 6 ions Cl− et réciproquement (coordination 6–6).
III. Cohésion et propriétés physiques
1. Cohésion du cristal
- Entre les ions Na+ et Cl− s’exercent de fortes forces électrostatiques attractives.
- Ces interactions assurent la cohésion et la stabilité du cristal.
2. Propriétés physiques
- Isolant électrique à l’état solide : les ions sont fixés dans le réseau et ne peuvent pas se déplacer.
- Conducteur en solution aqueuse ou à l’état fondu : les ions Na+ et Cl− deviennent mobiles et peuvent transporter le courant.
- Température de fusion élevée (environ 801 °C) : beaucoup d’énergie est nécessaire pour rompre les interactions ioniques.
IV. À retenir
- Le chlorure de sodium est un cristal ionique formé d’un réseau régulier d’ions Na+ et Cl−.
- La maille élémentaire est un cube neutre électriquement contenant autant d’ions Na+ que d’ions Cl−.
- Les forces électrostatiques assurent une grande cohésion au cristal (Tf élevée, stabilité).
- NaCl est isolant à l’état solide mais conducteur en solution aqueuse.
Créé par Haniel_dev