L’analyse de monocristaux par diffraction au rayons X (partie 3)

9/12/2015 | lulunoy

Bonjour à tous,

Comme promis, cette partie traitera de la théorie sur les structures cristallines et sur les groupes d’espaces. Il est absolument nécessaire d’avoir lu les deux premières parties pour comprendre de quoi il est question ici.

La radio-cristallographie est une technique analytique utilisée pour déterminer la structure d’un solide cristallisé. Il existe plusieurs méthodes mais la diffraction reste la meilleure car elle permet la détermination complète de la structure 3D de la molécule analysée, contrairement aux autres méthodes. Avec la diffraction, on peut précisément déterminer la position des atomes ainsi que la longueur et les angles des liaisons entre eux.
Mais elle a tout de même ses limites : on ne peut avoir qu’une vue globale de la structure mais on ne peut pas identifier les défauts du cristal.

On peut décrire les structures des cristaux  en réseaux maillés multiples. En 1848, August Bravais prouva qu’à partir des 7 réseaux principaux (cubique, tétragonal, hexagonal, orthorhombique,triclinique, monoclinique et rhomboédrique) et des 4 modes de positionnement (primitif, centré, faces centrées et bases centrées), on peut construire 7 nouveau réseaux maillés, ce qui définit ainsi 14 réseaux : les réseaux de Bravais.

bravais

Ces mêmes réseaux sont organisés en ce qu’on appelle des groupes d’espaces. Un groupe d’espace est en fait une série de transformations incluant des translations et des rotations des molécules dans les trois dimensions du cristal. Ils sont dérivés d’une addition des opérations de translation symétriques des 32 groupes ponctuels caractéristiques des différents réseaux de Bravais.  De ce fait, un groupe d’espace est une série d’opérations qui permettent de convertir une molécule ou une unité asymétrique en un motif tridimensionnel extensible à l’infini. Au final, au moins 230 groupes d’espaces existent en cristallographie (14 réseaux de Bravais x 32 groupes ponctuels = 448 groupes d’espaces, ce nombre étant réduit à 230 à cause de l’isomorphisme)

Exemple de groupes d'espaces en fonction des réseaux de Bravais
Exemple de groupes d’espaces en fonction des réseaux de Bravais

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A propos de

Étudiante en Master MEEF 2nd degré (future professeur de Physique-Chimie) et détentrice d'un DUT de Chimie à Strasbourg http://luluramenesascience.com