52 Composition chimique du spinelle
COMPETENCES
CONNAITRE S'APPROPRIER ANALYSER RAISONNER REALISER
Le spinelle est un minéral naturel très dur et résistant aux chocs. C'est une
pierre fine très utilisée en joaillerie. Il peut prendre plusieurs couleurs (rouge,
noir, violet, vert). Le spinelle rouge est souvent confondu avec le rubis.
DOC. 1 Structure cristalline du spinelle
Le spinelle est un cristal ionique, c'est-à-dire un empilement
régulier dans l'espace d'anions et de cations. L'ensemble est
électriquement neutre.
L'arète du cube représenté ici mesure 0,8 nm.
DONNÉES 1 Nombre de nucléons
de quelques éléments
Oxygène : Ao = 16.
Aluminium: A = 27.
lon issu
de l'oxygène
lon issu
de l'aluminium
lon issu
de l'élément X
DOC. 2 Composition chimique du spinelle
Le spinelle est composé d'ion oxyde (issus de l'oxy.
gène), d'ion aluminium et d'un autre ion issu d'un
élément chimique, noté X.
Sa formule générale est : XAI₂O₂.
DONNÉES 2 Charge des électrons
de valence
La charge électrique de l'ensemble des électrons de
valence du spinelle est :
q=-8,96 × 10-18 C.
On rappelle que la charge élémentaire e vaut:
e = 1,60 x 10-19 C.
Questions
1 a. A l'aide du tableau périodique des éléments, déterminer le nombre de charges électriques des ions oxyde et celu
des ions aluminium.
53 U
C
L"
m
b. A l'aide du Doc. 1, préciser si les ions issus de l'aluminium sont en contact avec des ions de même signe ou de
signe opposé.
c. Faire une hypothèse raisonnable sur la charge des ions issus de l'atome X dans le spinelle.
d. Déterminer le nombre de charges électriques de l'ion issu de l'atome X. Justifier.
e. Vérifier que la réponse précédente est en accord avec la donnée du Doc. 2.
f. A quelle colonne du tableau périodique l'élément X appartient-il?
2 Le numéro atomique de l'élément X est inférieur à 18.
a. A l'aide du tableau périodique, déterminer quels sont les éléments possibles pour X.
b. La configuration électronique de l'atome Xà l'état fondamental fait apparaître des électrons (3s).
Quel est l'élément X? Justifier.
c. Nommer l'ion issu de cet élément.
t
3 La masse d'une entité constitutive du spinelle est: ms=2,414 x 10-22 g. La masse d'un nucléon est: m=1,7×10-27 kg
a. Déterminer le nombre de masse A, de l'élément X.
b. Établir une des écritures conventionnelles du noyau de l'atome X.