CR TP Cristallo

PLUTECKA Monika
_________ Rafe
L3 chimie
TP Cristallographie
But: Obtenir le CuSO4 hydraté et CuSO4 anhydre et les analyser.
Obtenir les monocristaux de CuSO4 hydraté
•Obtenir des monocristaux de Cu(SO4), x(H2O), les caractériser et étudier leur structure dans
le logiciel «Mercury»
Partie 1- Croissance en solution aqueuse de sulfate de cuivre hydraté
1.1
Dans un bécher de 50 ml mettre 10 ml d’eau. La température mesuré est 20,1°C. On y dissout sous
agitation 4,905g du sel de CuSO4 hydraté (de couleur bleu) et on ajoute 5 ml d’eau pour rincer le
sabot de pesée. La température descend jusqu’à 19,9°C .
On obtient la solution bleue. On conclue que la dissolution de CuSO4 hydraté dans l’eau est un
processus endothermique.
1.2
Après la dissolution totale le volume de la solution est 18,5 ml.
On filtre la solution sur papier filtre et on y ajoute 15 ml de l’éthanol pour faire précipiter de
CuSO4. On filtre le solide obtenu sur Büchner. Ensuite on le tamponne sous 2 filtres à papier et on
le laisse sécher.
On obtient un solide bleu (m = 4,26 g) et filtrat incolore. Cela signifie que le sulfate de cuivre est
insoluble dans l’éthanol et sa totalité précipite sous forme solide.
Rendement:
1.3
On dissout 9,705 g de CuSO4 hydraté dans 15 ml d’eau à 70°C sous agitation. On obtient une
solution bleue. On enleve le barreau aimanté, on filtre la solution à chaud sur papier filtre et on le
recupère dans un cristallisoir.
Après la dissolution VVV
On réchauffe la solution à 70°C et on le couvre avec un verre de montre. On le laisse refroidir
lentement (20°C dans 20 min) jusqu’à la température ambiante.
Les premiers cristaux apparaissent à 46°C. Le monocristal le plus grand pèse 0,045 g. On l’observe
sous microscope et on trouve une forme triclinique.
Les remarques pour la partie 1:
pour trouver les masses à dissoudre dans 20°C et 65°C on utilise l’équation de la droite de
solubilité:
0,0026 0,0028 0,0030 0,0032 0,0034 0,0036 0,0038
5,0000
5,5000
6,0000
6,5000
7,0000
7,5000
f(x) = − 1525,86 x + 10,99
R² = 1,00
ln(sg) = f(1/T)
1/T
ln(sg)

Lorsque la dissolution est complète, on l’appelle une dissolution totale.
Les solutions à 20°C et à 65°C sont les solutions saturées en CuSO4 hydraté. La solution à 70°C est
insaturée et à partir du moment où le solide apparaît on parle de la solution sursaturée. On obtient
cette dernière en diminuant la solubilité de l’espèce par l’ajout d’un mauvais solvant (l’éthanol) ou
par l’abaissement de la température.
On chauffe la solution saturée à 65°C jusqu’à 70°C pour pouvoir faire la filtration à chaud sans
risquer la cristallisation immédiate du produit suite à son refroidissement pendant ce processus-là.
Partie 2- Détermination de lindice dhydratation du sulfate de cuivre :
On tare le bécher de 50 ml et on y met 1,191 g de CuSO4 hydraté. On chauffe le produit en le
remuant régulièrement avec une baguette de verre pour augmenter la surface d’échange thermique
et d’évaporation du l’eau. On observe la décoloration du produit. On obtient 0,807g de poudre
blanche un peu bleuâtre. La légère coloration nous indique que probablement la déshydratation
n’est pas totale. En plus la réhydratation du produit anhydre se fait très vite à l’air libre entre le
moment où on arrête le chauffage pour peser le produit obtenu.
Calculs
D’après nos résultats le x = 4,21. Cette valeur se trouve entre 4 < x < 5. Vu qu’on est à l’air libre, il
est très difficile d’obtenir un composé anhydre. On en conclue que dans la formule de CuSO4
hydraté le x = 5.
Le sulfate de cuivre est pentahydraté: CuSO4, 5H2O
CuSO4, 5 H2O Δ > CuSO4 + 5 H2O(g)
Partie 3- Mesure de densité du sulfate de cuivre hydraté.
Calculs
Partie 4- Observation du faciès des cristaux préparés
Partie 5- Visualisation et étude de structures cristallines.

La structure de CuSO4 hydraté en perspective (à gauche) et dans le plan (bc)
La coordinence de l’atome de cuivre est 6: il est lié par les oxygènes 2 fois avec les groupements
SO42-et 4 fois avec les molécules d’eau. La sphère de coordination est un octaèdre.
Sur le schéma on voit 3 atomes de cuivre: un au milieu de la face du polyèdre et deux sur les 2
sommets opposés de cette face. On voit aussi 2 atomes de soufre de 2 cotés opposées de la face
symétriquement l’un par rapport à l’autre par un centre de symétrie (1): l’atome de cuivre.
On remarque que les labels se répètent. Si on considère le cuivre Cu2 comme un centre de symétrie
(1) et on regarde les molécules d’eau et les groupements SO42-, les atomes-images par ce centre de
symétrie portent les labels identiques.

L’unité asymétrique comporte 2 atomes de cuivre, 1
groupement SO42- et 5 molécules d’eau. Les labels
ne se répètent plus.
Les coordonnées des atomes de cuivre sont:
(½,½,0) et (1,1,0). Ils se trouvent donc sur le
sommet de la maille et au milieu d’un arrête.
Les coordonnées qui s’affichent pour le soufre
sont: (0,9867 ; 0,7129 ; 0,3747)
L’unité asymétrique est la plus petite structure dans
la maille à partir de laquelle on peut reconstruire
tout le cristal. On le fait en appliquant à cette unité
les opérations de symétrie caractéristiques pour ce
cristal. Ici: une centre de symétrie (1).
L’unité asymétrique ici: Cu(H2O)5(SO4)
Pour la maille on obtient:
Cu: 8*(⅛) + 2*(½) = 2 atomes
S: 2 atomes
O: 18 atomes
H: 20 atomes
Cela nous donne 2* Cu(H2O)5(SO4) / maille
Selon les données Vmaille = 366,361 Å3
M[Cu(H2O)5(SO4)] = 249,69 g/mol
ρ = ( 2*M[Cu(H2O)5(SO4)] ) / (NA * Vmaille) = 2,26 g/cm3
c oherent?
L’angle moyen entre les substituants voisins sur un atome de cuivre est de 90° et sur un atome de
soufre est de 109,5°. Ces angles sont caractéristiques respectivement pour un octaèdre et un
tétraèdre. La longueur de liaison covalente entre le soufre et l’oxygène varie peu. Par contre il y a
une grande différence entre la liaison entre le cuivre et l’oxygène de l’eau et le cuivre et l’oxygène
lié au soufre. Cette dernière est bien plus longue. On l’explique cela par l’effet inductif attracteur de
soufre du groupement SO42-.
Électronégativité: XCu = 1,9 XS = 2,58 XO = 3,44
Les liaisons hydrogène jouent une grand part dans l’empilement de la structure, ils lient les
«brains» de séquence: –[– Cu(H2O)4 – SO4 – Cu(H20)4 – SO4 –]– entre-eux
Atome 1 Atome 2
Cu2 O7 1,970
Cu2 O8 1,945
Cu2 O2 2,440
S1 O1 1,482
S1 O2 1,476
S1 O3 1,469
S1 O4 1,491
Longueur
(Å)
Atome 1 Atome 2 Atome 3 Angle (°)
O7 Cu2 O8 89,7
O7 Cu2 O2 90,1
O7 Cu2 O7 180,0
O2 Cu2 O8 93,3
O1 S1 O2 109,0
O1 S1 O3 110,1
O1 S1 O4 108,5
O2 S1 O3 111,6
O2 S1 O4 108,5
Cu2 O2 S1 138,8

plan (bc)
Partie 6- Analyse thermogravimétrique