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Vidéo de question : Identification des paires d’atomes liés dans un réseau de silicium Physique

La figure suivante représente cinq atomes faisant parti d’un réseau de silicium. Seuls les électrons situés sur les couches externes des atomes sont représentés. Laquelle des propositions suivantes correspond aux paires d’atomes liées dans le réseau ? [A] les deux atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons et les deux atomes dont les noyaux sont entourés en rose [B] seuls les atomes dont les noyaux sont entourés en rose [C] seuls les atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons [D] ni les deux atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons, ni les deux atomes dont les noyaux sont entourés en rose

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Transcription de vidéo

La figure suivante représente cinq atomes faisant partie d’un réseau de silicium. Seuls les électrons situés sur les couches externes des atomes sont représentés. Laquelle des propositions suivantes correspond aux paires d’atomes liées dans le réseau ? (A) les deux atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons et les deux atomes dont les noyaux sont entourés en rose (B) seuls les atomes dont les noyaux sont entourés en rose (C) seuls les atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons (D) ni les deux atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons, ni les deux atomes dont les noyaux sont entourés en rose

Sur la figure, nous pouvons voir cinq atomes de silicium organisés en réseau. Deux de ces atomes, celui-là et celui-là ici, sont entourés par une ligne continue rose. De même, nous avons une autre paire d’atomes, cet atome et l’atome au centre du réseau, qui sont entourés par une ligne en pointillés marron. Nous voulons identifier lesquelles de ces paires, s’il y en a, sont des paires d’atomes liés dans le réseau. Le mot important ici est lié, c’est-à-dire qu’il existe une liaison due à un partage d’électrons entre deux atomes.

Pour pouvoir afficher les quatre propositions simultanément, faisons un peu plus court pour les propositions (A) et (B). La proposition (A) suggère que les deux paires d’atomes entourées en rose et en pointillés marrons sont des paires d’atomes liés alors que la proposition (B) suggère que seuls les atomes entourés en rose sont liés dans le réseau.

Regardons ces deux paires l’une après l’autre, en commençant par la paire entourée en rose. Dans cette figure représentant des atomes de silicium, le cercle noir autour de chaque noyau représente le niveau d’énergie de l’électron de valence de cet atome. Pour qu’une paire d’atomes soit une paire d’atomes liés en réseau, il faut que ces atomes soient tous les deux dans le réseau et que les niveaux d’énergie de leurs électrons de valence se superposent pour qu’il puisse y avoir un partage d’électrons. Mais nous voyons que ce n’est pas le cas pour les atomes entourés en rose. Les niveaux d’énergie des électrons ne se sont pas superposés. Il ne peut donc pas y avoir de partage d’électron de valence entre les deux atomes entourés en rose. Ces atomes ne sont donc pas une paire d’atomes liés du réseau. Et nous pouvons éliminer toutes les propositions où nous retrouvons ces deux atomes. C’est-à-dire la proposition (A) et la proposition (B).

Considérons ensuite la paire d’atomes de silicium entourée en marron. Comme nous l’avons vu, cette paire comprend l’atome de gauche et l’atome de silicium situé au centre du réseau. Nous pouvons voir que les orbites des électrons de valence de ces deux atomes sont superposées. Les deux atomes peuvent donc engager une liaison covalente et il y aura un partage d’électrons. En effet, nous pouvons voir deux électrons partagés, celui-ci ici au croisement des deux orbites et celui-ci ici. Ces deux atomes sont donc une paire d’atomes liés dans le réseau.

Donc, la proposition (D) selon laquelle aucune de ces paires d’atomes ne sont des paires d’atomes ne convient pas. Mais, c’est la proposition (C) qui est correcte. Seuls les atomes dont les noyaux sont entourés par des pointillés marrons sont une paire d’atomes liés du réseau. Nous choisissons la proposition (C).

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