Au programme de ce chapitre
- I. La liaison métallique
- II. Quatre types de solides
- III. Identifier un type de solide
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Dans un métal, les atomes perdent facilement leurs électrons de valence (faible électronégativité). On décrit le métal comme un réseau régulier de cations baignant dans un « nuage » d'électrons délocalisés, libres de se déplacer dans tout le solide. L'attraction entre les cations et ce nuage d'électrons est la liaison métallique.
Un exemple corrigé
Exemple Le diamant et le graphite sont tous deux du carbone pur. Dans le diamant, chaque atome de carbone est lié à quatre autres dans un réseau en trois dimensions : c'est le matériau naturel le plus dur. Dans le graphite (la mine d'un crayon), les atomes forment des feuillets qui glissent les uns sur les autres ; un électron par atome est délocalisé dans chaque feuillet, ce qui rend le graphite conducteur.
Lexique
- liaison métallique
- attraction entre les cations d'un métal et les électrons délocalisés
- électrons délocalisés
- électrons libres de se déplacer dans tout le solide
- malléable
- qui peut être déformé (laminé, martelé) sans se briser
- solide covalent
- solide formé d'atomes tous liés par des liaisons covalentes en un réseau géant
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — confondre liaison métallique et liaison ionique. Dans un composé ionique, il n'y a pas d'électrons libres : ils restent sur les anions. C'est pourquoi un cristal de sel est cassant et ne conduit pas à l'état solide, contrairement à un métal.
Piège — se fier uniquement à la température de fusion. Le sodium fond à 98 °C mais c'est un métal ; le graphite conduit le courant mais n'est pas un métal. Commence toujours par le test de conductivité à l'état solide, puis regarde la malléabilité.
Attention Ne confonds pas liaison métallique et liaison ionique : dans un composé ionique, les électrons sont fixés sur les anions et il n'y a pas d'électrons libres. C'est pourquoi un cristal de sel est cassant et ne conduit pas le courant à l'état solide, alors qu'un métal le conduit très bien.
L'astuce du prof
Astuce. Pour classer un solide, suis un arbre : conduit solide ? métal. Sinon fusion basse ? moléculaire. Sinon conduit fondu ou dissous ? ionique. Sinon : covalent.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Le fil de cuivre
Explique avec le modèle de la liaison métallique pourquoi un fil de cuivre conduit le courant, peut être étiré et a un aspect brillant.
Voir la correction
Le cuivre est un réseau de cations de cuivre baignant dans des électrons délocalisés. Quand on applique une tension, ces électrons libres se déplacent dans tout le fil : c'est la conduction. Les couches de cations peuvent glisser les unes sur les autres sans que le métal se brise, ce qui permet de l'étirer en fil. Les électrons libres réfléchissent la lumière, d'où l'éclat métallique.
Exercice 2 — Quatre solides à identifier
Donne le type de chaque solide : W fond à 660 °C, conduit à l'état solide et est malléable ; X fond à 80 °C, est tendre et ne conduit dans aucun état ; Y fond à 714 °C, ne conduit pas à l'état solide mais conduit une fois dissous ; Z ne fond pas avant 3500 °C, est extrêmement dur et isolant.
Voir la correction
Je suis l'ordre des tests. W conduit à l'état solide et se déforme : solide métallique (c'est de l'aluminium). X a une fusion basse et isole partout : solide moléculaire. Y n'est pas conducteur solide mais l'est dissous : solide ionique. Z a une fusion très élevée, est très dur et isolant : solide covalent (comme le diamant).