Deuxième partie : les sulfures (13 pts)
Important : Les réponses non justifiées ne seront pas prises en considération.
Les sulfures ont un grand intérêt économique car ce sont des minéraux qui incorporent des
éléments chimiques essentiels à l’activité économique. Le soufre s’associe ainsi à des éléments
chimiques tels que le fer, le zinc, le cuivre, le plomb ou encore l’argent. La formation de ces
sulfures est le plus souvent liée à de la circulation hydrothermale associée à des phénomènes
magmatiques.
I. Cristallochimie des sulfures (7pts)
I.1 Dans les questions qui suivent, vous pourrez utiliser les règles de Pauling pour soutenir vos
arguments. Quelles sont les hypothèses sur lesquelles se fondent les règles de Pauling ? (1pt)
I.2 Qu’appelle-t-on coordinence d’un ion ? Pour chacun des cations figurant dans le tableau de
données ci-dessous, dites quelles seront leurs coordinences respectives et la géométrie du site
qu’ils occuperont lorsqu’ils s’associeront avec le soufre. (1pt)
I.3 La galène, de formule chimique PbS, cristallise dans un réseau cubique de mode F (ou cubique
faces centrées), où tous les atomes de soufre occupent les nœuds du réseau de mode F et où les
atomes de plomb occupent le milieu des arêtes et le centre de la maille. Représenter cette maille
cubique en y plaçant les atomes de soufre et de plomb. Combien y a t-il d’atomes de soufre et de
plomb dans une maille élémentaire ? Quelle est la géométrie des sites occupés par le plomb ?
Sachant que la masse volumique de la galène est de 7600 kg.m-3, calculer le paramètre de maille
de la maille de la galène. (1,5pt)
I.4 Pourquoi dans la blende, de formule chimique ZnS, la disposition des atomes ne peut être la
même que dans la galène ? Sachant que la blende cristallise dans un réseau cubique de mode F
dans lequel les atomes de soufre occupent les nœuds du réseau de mode F, proposez une
position pour les atomes de zinc dans la maille cubique, et ce en accord avec la géométrie du site
trouvée à la question I.2 . (1pt)
I.5 Afin de respecter la neutralité électrique de la maille élémentaire de la blende, combien d’ions
Zn2+ doit-elle contenir ? (0,5pt)
I.6 La blende cristallise dans une hémiédrie du système cubique, où les axes d’ordre 4 deviennent
des axes inverses d’ordre 4, et où le centre de symétrie est absent. Déduisez de cela la position
des atomes de zinc dans la structure de la blende. (1 pt)
I.7 Il existe dans la nature de nombreux filons où cristallise de la galène argentifère. Comment
expliquez-vous cela? Peut-il exister de la blende argentifère ou encore de la pyrite argentifère ? La
blende peut-elle contenir du fer ? (1pt)
II. Cristallographie et faciès des cristaux cubiques. (6pts)
II.1 Quels sont les paramètres qui contrôlent le faciès des minéraux ? Discuter-les en termes de
distances entre les plans réticulaires (ou distances interréticulaires). (1pt)
II.2 On considère ici un minéral cristallisant dans l’holoédrie du système cubique de mode F ayant
pour paramètre de maille a. Qu’appelle-t-on plan réticulaire ? Est-ce que les plans (220) et (200)
sont des plans réticulaires dans le réseau cubique de mode F ? Schématisez pour cela la maille
élémentaire du réseau cubique de mode F en positionnant les nœuds du réseau. Calculez les