Problème 2

L'oxyde de cuivre(I)

\ce{Cu2O}

est un semi-conducteur utilisé en électronique de l'état solide et dans les cellules solaires. La maille cubique a un paramètre

a = 427,0

pm, les atomes d'oxygène (A) formant un sous-réseau cubique centré et les atomes de cuivre (B) un sous-réseau cubique à faces centrées. (a) Quels sont les indices de coordination de Cu et O ? (b) Calculer les plus courtes distances

\ce{O-O}

\ce{Cu-O}

\ce{Cu-Cu}

. (c) Calculer la masse volumique théorique de

\ce{Cu2O}

stœchiométrique en g cm

^{-3}

. (d) Un échantillon non stœchiométrique a

0,2\,\%

de ses atomes de Cu oxydés à l'état

\ce{Cu^2+}

. Quel pourcentage de sites de Cu est vacant et que vaut

x

dans

\ce{Cu_{2-x}O}

? (e) Écrire les équations équilibrées de la réaction de

\ce{Cu2O}

avec : (1)

\ce{O2}

en air humide ; (2) l'acide sulfurique dilué ; (3) l'acide sulfurique concentré chaud.

Étape 1 sur 5 : Indices de coordination

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\text{Coordination numbers: } \text{Cu} = 2 \; (\text{linear}), \quad \text{O} = 4 \; (\text{tetrahedral})

Analyse

La stœchiométrie est $\ce{Cu2O}$ , donc le rapport des coordinences vaut $CN(\ce{O}) : CN(\ce{Cu}) = 2 : 1$ . L'oxygène étant tétraédrique ( $CN = 4$ ), le cuivre est linéaire ( $CN = 2$ ).