Fiche de révision : Structure et propriétés des cristaux et oxydes

📋 Plan du Cours

1. Cristal, réseaux de Bravais et maille
2. Cristal métallique, liaisons et conduction
3. Multiplicité, compacité et coordinence
4. Structures ioniques et types blende würtzite fluorite
5. Énergie réticulaire et cycle de Born-Haber
6. Constante de Madelung et facteur géométrique
7. Défauts cristallins et aspects thermodynamiques
8. Éléments de transition et champ cristallin
9. Spinelles et énergie de stabilisation du champ
10. Chimie des oxydes et diagrammes d Ellingham
11. Réduction des oxydes et conditions de température
12. Chimie des aciers et procédés d affinage

📖 1. Cristal, réseaux de Bravais et maille

🔑 Notions clés & Définitions

• Cristal : Un cristal est un solide dont l’organisation atomique se répète périodiquement dans l’espace.
• Réseaux de Bravais : Les réseaux de Bravais sont les 14 façons distinctes de décrire une périodicité cristalline par translations.
• Maille cristalline : La maille est la plus petite unité qui, par translations, permet de reconstruire tout le cristal.
• Paramètre de maille : Le paramètre de maille est la dimension géométrique qui fixe la taille de la maille selon une direction donnée.
• Multiplicité : La multiplicité est le nombre d’atomes réellement comptés dans une maille à partir des atomes partagés avec les cellules voisines.

📝 Points essentiels

• Un cristal est caractérisé par une répétition périodique des motifs selon des translations suivant x, y et z.
• Il existe 14 réseaux de Bravais (1850) pour classer les périodicités cristallines.
• Pour une maille cubique, le paramètre de maille est noté a et vaut dans les trois directions x, y et z.
• Pour une maille hexagonale, on distingue a (dans x et y) et c (dans z).
• La multiplicité correspond au nombre d’atomes en propre par maille, obtenu via la fraction de chaque atome appartenant à la maille.
• La compacité se calcule comme le rapport entre le volume des atomes sphériques et le volume de la maille.

💡 Astuce mémo

Bravais = 14 “plans de répétition” ; Maille = la “brique” qui se recopie par translations (x,y,z).

📖 2. Cristal métallique, liaisons et conduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Empilement compact : L’empilement compact décrit une organisation où les atomes occupent au mieux l’espace, donnant des structures très denses.
• Coordination : La coordination est le nombre de plus proches voisins autour d’un atome dans un cristal.
• Réseau cristallin : Un réseau cristallin est une répétition périodique d’atomes ou d’ions dans l’espace.
• Cristal ionique : Un cristal ionique est un solide formé par un réseau de cations et d’anions, avec des sites pour les contre-ions.
• Énergie réticulaire : L’énergie réticulaire est l’enthalpie nécessaire pour dissocier une mole de cristal en un gaz d’ions infiniment dilué.

📝 Points essentiels

• La coordinence correspond au nombre de plus proches voisins et intervient directement dans la densité d’empilement.
• Empilement compact Mg : ABABABAB… et Au : ABCABCABC… (empilement hexagonal compact vs cubique à faces centrées).
• Structures compactes : hexagonal compact (Ti, Zn, Mg, Cd) et cubique face centrée cfc (Al, Ni, Ag, Cu, Au).
• Cubique centré (bcc) : exemples Fe, V, Nb, Cr.
• Dans un cristal ionique, les ions occupent un réseau de cations et d’anions et des sites existent pour placer les contre-ions.

💡 Astuce mémo

Coordination = « voisins proches » ; ABAB = hcp ; ABCABC = cfc.

📖 3. Multiplicité, compacité et coordinence

🔑 Notions clés & Définitions

• Constante de Madelung : La constante de Madelung quantifie la somme des interactions électrostatiques dans un cristal ionique, via un facteur géométrique lié à la structure et à la coordinence.
• Coordinence : La coordinence est le nombre de voisins ioniques de charge opposée entourant un ion donné dans le réseau cristallin.
• Énergie réticulaire : L’énergie réticulaire est l’énergie associée à la formation d’un solide ionique à partir de ses ions gazeux, reflétant l’attraction électrostatique et les effets de modèle.
• Défauts cristallins : Les défauts cristallins sont des perturbations du réseau (lacunes, interstitiels, centres électroniques) qui modifient l’organisation et les propriétés du solide.
• Schottky : Le défaut de Schottky correspond à l’absence d’un anion et/ou d’un cation, avec compensation de charge par d’autres ions.

📝 Points essentiels

• Pour la chaîne linéaire, le potentiel s’écrit comme une somme de termes en $1/r_0$ et conduit à une expression fermée du type $V\propto -\dfrac{e^2}{4\pi\varepsilon_0 r_0}(2\ln 2)$ pour la géométrie considérée.
• Les valeurs de constantes de Madelung dépendent de la coordinence et de la structure : NaCl (6:6) 1.748, CsCl (8:8) 1.763, Fluorite (8:4) 2.519, Blende (4:4) 1.638, Würzite (4:4) 1.641.
• Pour CaF2 (8:4) la constante de Madelung vaut 5.038, et pour ZnS (4:4) elle vaut 6.552 (ZnS) puis 6.564 (autre écriture/variantes indiquées).
• L’énergie réticulaire mesurée pour NaCl est d’environ -780 kJ/mol, contre -766 kJ/mol calculé, montrant un bon accord pour NaCl.
• Le modèle des sphères dures sous-estime systématiquement l’énergie réticulaire car il néglige la covalence, négligeable pour NaCl mais ~20% pour CuI.
• Pour CuCl, l’énergie réticulaire est mesurée ~-993 kJ/mol et calculée ~-904 kJ/mol, et pour CuI mesurée ~-963 kJ/mol contre ~-833 kJ/mol calculé (écart attribué à la covalence).

💡 Astuce mémo

Madelung = géométrie (coordinence) ; sphères dures = sous-estime quand la covalence devient non négligeable (CuI).

📖 4. Structures ioniques et types blende würtzite fluorite

🔑 Notions clés & Définitions

• Spinelle MgAl2O4 : Spinelle modèle de formule MgAl2O4, décrit comme un empilement d’ions O2− avec des cations A2+ et B3+ répartis sur sites tétraédriques et octaédriques.
• Spinelle inverse : Spinelle où une partie des cations B3+ occupe les sites tétraédriques, ce qui inverse partiellement la répartition A/B par rapport au spinelle normal.
• Facteur d’occupation λ : Paramètre notant la fraction des cations B placés sur les sites tétraédriques dans une structure spinelle.
• Énergie de stabilisation du champ cristallin ESCC : Énergie gagnée par un ion quand ses orbitales d se scindent et se remplissent différemment sous l’effet du champ cristallin.

📝 Points essentiels

• Dans une spinelle AB2O4, les sites tétraédriques (t) sont occupés par A avec une fraction 1/8 et les sites octaédriques (o) par B avec une fraction 1/2.
• La spinelle normale s’écrit A[B2]O4 : tous les A sont en sites tétraédriques et tous les B en sites octaédriques, donc λ=0.
• La spinelle inverse correspond à B[BA]O4 : 1/2 des B sont en sites tétraédriques et tous les A en sites octaédriques, donc λ=0.5.
• Pour les spinelles, l’énergie calculée est plus élevée pour la spinelle inverse, avec des exceptions pour certains métaux de transition.
• Exemples de spinelles : chromite FeCr2O4 (normale), magnésiochromite MgCr2O4 (normale), magnétite Fe3O4 (inverse), magnésioferrite MgFe2O4 (inverse).
• Pour les ions de transition, la configuration de valence dépend de l’ion : Fe2+ a [Ar]3d6 4s0, Fe3+ a [Ar]3d5 4s0, Cr3+ a [Ar]3d3 4s0, Al3+ a [Ne]3s0 3p0 et Mg2+ a [Ne]3s0.

💡 Astuce mémo

λ=0 (normal) vs λ=0.5 (inverse) : « moitié des B monte en t ».

📖 5. Énergie réticulaire et cycle de Born-Haber

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie de stabilisation du champ cristallin : L’énergie de stabilisation du champ cristallin (ESCC) mesure la baisse d’énergie des orbitales d due à la présence du champ des ligands.
• Paramètre Δo : Le paramètre Δo quantifie l’écart d’énergie entre les sous-niveaux d en champ octaédrique.
• Paramètre Δt : Le paramètre Δt quantifie l’écart d’énergie entre les sous-niveaux d en champ tétraédrique.
• Champ octaédrique : Le champ octaédrique sépare les orbitales d en deux ensembles t2g et eg avec une différence d’énergie liée à Δo.
• Champ tétraédrique : Le champ tétraédrique sépare les orbitales d en deux ensembles e et t2 avec une différence d’énergie liée à Δt.

📝 Points essentiels

• En champ octaédrique, la relation donnée est Δo = 6 Dq et les contributions sont 3/5 Δo (= 6 Dq) pour eg et -2/5 Δo (= -4 Dq) pour t2g.
• En champ tétraédrique, la relation donnée est Δt = 4 Dq et les contributions sont 2/5 Δt (= 4 Dq) pour e et -3/5 Δt (= -6 Dq) pour t2.
• Les formules d’ESCC en champ octaédrique sont ESCC(t2g) = -2/5 Δo et ESCC(eg) = -6/5 Δo selon la configuration indiquée.
• En champ tétraédrique, les formules d’ESCC sont ESCC(e) = -2/5 Δo et ESCC(t2) = -6/5 Δo (notations du cours pour la comparaison).
• Le cours insiste sur le fait que pour un champ octaédrique on parle de Δo et non de Δ zéro.
• Le critère champ fort/champ faible dépend de la comparaison Δo et P, où P est l’énergie d’appariement (répulsion inter-électronique).

💡 Astuce mémo

Δo (octa) = 6Dq et Δt (tétra) = 4Dq : octa “plus grand”, tétra “plus petit”.

📖 6. Constante de Madelung et facteur géométrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Constante de Madelung : Constante numérique qui quantifie l’énergie électrostatique d’un réseau ionique en sommant les interactions coulombiennes entre ions.
• Facteur géométrique : Terme multiplicatif qui dépend de la structure cristalline et ajuste la contribution électrostatique via la géométrie du réseau.
• Réseau ionique : Arrangement périodique d’ions de charges opposées, où l’énergie coulombienne globale dépend de la somme sur l’ensemble du réseau.
• Énergie coulombienne : Contribution électrostatique totale entre ions dans un solide, exprimée à partir des charges et d’un terme de réseau (Madelung et géométrie).

📝 Points essentiels

• La constante de Madelung intervient dans l’expression de l’énergie coulombienne d’un solide ionique, car elle regroupe les sommes à longue portée du potentiel coulombien.
• Le facteur géométrique dépend du type de réseau (structure cristalline) et modifie la valeur effective de l’interaction électrostatique.
• L’énergie coulombienne d’un réseau ionique est proportionnelle au produit des charges des ions et à un terme de réseau (Madelung × géométrie).
• Deux structures différentes peuvent avoir la même nature ionique mais des énergies coulombiennes différentes à cause du facteur géométrique.
• Le calcul du terme de réseau revient à sommer les interactions coulombiennes sur tout le cristal, ce qui rend la géométrie cruciale.

💡 Astuce mémo

Madelung = somme “à l’infini” des Coulomb; géométrie = “forme du cristal” qui ajuste la somme.

📖 7. Défauts cristallins et aspects thermodynamiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Échelle d’enthalpie libre ΔG°ox : Échelle de référence des réactions d’oxydation où ΔG°ox est normalisée à 1 mole de O2 pour comparer la capacité à réduire ou non un oxyde.
• Diagramme d’Ellingham : Représentation de la variation de ΔG°ox (ou d’un critère équivalent) en fonction de la température pour repérer les domaines de réduction des oxydes.
• Température d’inversion : Température où le signe du critère thermodynamique change, indiquant le basculement entre réduction possible et impossible de l’oxyde.
• Pression partielle d’oxygène PO2 : Grandeur thermodynamique qui intervient dans la condition d’équilibre des réactions d’oxydation/réduction via les pressions partielles des gaz.
• Courbes de Chaudron : Courbes reliant les conditions de réduction des oxydes par CO/CO2, utilisées pour prévoir quand le fer est réduit à une température donnée.

📝 Points essentiels

• On normalise les oxydations sur 1 mole de O2 via la réaction d’Ellingham Mz + O2 = MzO2 avec z = 2x/y pour comparer ΔG°ox entre métaux.
• La relation ΔG° = ΔG°'ox − ΔG°ox permet de décider si M' réduit l’oxyde de M : M' réduit si ΔG°'ox est plus bas que ΔG°ox.
• Le signe de ΔG°ox (ou du critère équivalent) indique le sens : ΔG° > 0 signifie que l’oxyde n’est pas réduit, ΔG° < 0 signifie que l’oxyde est réduit.
• La dépendance en température suit ΔG°(T) = ΔH°(T) − TΔS°(T), ce qui explique les changements de domaine sur les diagrammes.
• La température d’inversion correspond au croisement où le critère change de signe, souvent associé à un changement de phase pour M et/ou MO2.
• Pour des phases solides ou liquides, on a K = 1 quand P O2 = 1 (condition d’équilibre dans le cadre présenté).

💡 Astuce mémo

ΔG : signe = destin (− réduit, + ne réduit pas) ; Ellingham = carte du basculement en T.

📖 8. Éléments de transition et champ cristallin

🔑 Notions clés & Définitions

• Désulfuration : Procédé sidérurgique qui retire le soufre du métal en le transformant en composé moins gênant.
• Déphosphatation : Procédé sidérurgique qui élimine le phosphore en l’oxydant puis en le piégeant sous forme d’oxyde combiné au calcium.
• Cémentite : Phase du fer correspondant au carbure de fer Fe3C, de structure orthorhombique.
• Ferrite : Phase du fer α à structure cubique centrée (cc) dans laquelle le carbone a une solubilité limitée.
• Austénite : Solution solide de carbone dans le fer γ, stable à haute température.

📝 Points essentiels

• Décarburation : oxydation du carbone dissous par O2 et formation d’espèces oxydées (ex. MnO2) pour réduire la teneur en C.
• Désulfuration : CaC2 + S → CaS + 2C, le soufre est converti en CaS.
• Déphosphatation : oxydation de P en P2O5 puis réaction P2O5 + 4CaO → Ca4P2O9.
• Ferrite : limite de solubilité du carbone dans la ferrite pour C > 0,05% (au-delà, le carbone ne reste plus uniquement en solution).
• Trempage : transformation de l’austénite en martensite métastable, structure dérivée du cc (hexagonale dérivée).
• Ferrite α, perlite, cémentite et austénite : perlite = agrégat de fer α et de Fe3C, cémentite = Fe3C, austénite = solution solide de C dans le fer γ.

💡 Astuce mémo

C→O2 (décarbur.) ; S→CaS (désulf.) ; P→P2O5→Ca4P2O9 (déphosph.).

📖 9. Spinelles et énergie de stabilisation du champ

🔑 Notions clés & Définitions

• Solubilisation du lithium : Processus où le lithium est libéré des roches puis transporté, avec une accumulation possible dans des bassins fermés.
• Solide ionique : Cristal formé par l’association d’ions de charges opposées, où la structure dépend de l’adaptation des tailles ioniques.
• Coordination ionique : Nombre de voisins d’un ion dans un solide, déterminé par le rapport des rayons $r_+/r_-$.
• Solvatation des cations : Organisation de molécules de solvant autour d’un cation, avec une énergie d’interaction globale pouvant rivaliser avec une énergie de liaison.
• Enthalpie d’hydratation : Variation d’enthalpie associée à l’hydratation d’un ion, utilisée pour relier hydratation et dissolution d’un sel.

📝 Points essentiels

• Dans un bassin versant fermé, l’absence d’eau empêche le transport du lithium, tandis qu’un excès d’eau peut aussi empêcher l’accumulation effective de lithium.
• Ordres de grandeur donnés : Li ≈ 22 ppm, Rb ≈ 110 ppm, Cs ≈ 6 ppm, et Na, K ≈ 2,5% (dans le contexte de l’exemple).
• Solides ioniques : CsCl a une coordinance 8 avec $r_+/r_- = 0,92$, alors que NaCl a une coordinance 6 avec $r_+/r_- = 0,54$.
• La formation des solides ioniques repose sur l’adaptation des tailles des anions et des cations pour stabiliser la structure.
• Réactivité (oxydes) : $2\,Li + \tfrac{1}{2}O_2 \to Li_2O$ et $2\,Na + O_2 \to Na_2O_2$.
• Réactivité (oxydes supérieurs) : les cations K, Rb, Cs conduisent à $MO_2$ (avec $M=K,Rb,Cs$).

💡 Astuce mémo

CsCl (8) = gros ions bien “emboîtés” ; NaCl (6) = géométrie plus serrée (rapport $r_+/r_-$ plus faible).

📖 10. Chimie des oxydes et diagrammes d Ellingham

🔑 Notions clés & Définitions

• Oxyde de calcium CaO : Oxyde de calcium utilisé comme constituant majeur de la chaux et impliqué dans les réactions de formation des phases du ciment.
• Calcination du carbonate de calcium : Transformation thermique du CaCO3 en CaO avec dégagement de CO2, utilisée pour produire la chaux.
• Ciment Portland : Matériau de construction dont le clinker provient du mélange chaux–argile contenant SiO2, Al2O3 et Fe2O3.
• Hydratation C-S-H : Phase de type silicate de calcium hydraté formée lors de la réaction entre CaO, SiO2 et H2O dans le mortier.
• Ettringite : Produit d’hydratation du béton à base de Ca, Al, sulfate et eau, associé à la formation primaire puis à des effets sur la structure.

📝 Points essentiels

• La chaux CaO est obtenue par calcination du CaCO3 vers 900°C avec libération de CO2.
• La réaction de calcination s’écrit CaCO3 → CaO + CO2.
• Le clinker du ciment Portland est décrit comme un mélange de chaux et d’argile contenant SiO2, Al2O3 et Fe2O3.
• La prise du ciment (mortier C-S-H) est donnée par CaO + SiO2 + H2O → CaH2SiO4.
• Le plâtre de Paris correspond à CaSO4·0,5H2O et forme du gypse CaSO4·2H2O au contact de l’eau.
• L’ettringite est donnée par la formule [Ca6Al2(OH)12·24H2O]·(SO4)3·2H2O et sa formation est reliée à C3A + 3CSH2 + 26H → C6AS3H32.

💡 Astuce mémo

CaCO3 chauffé → CaO + CO2 (900°C) : “chauffe le carbonate, libère le gaz”.

📖 11. Réduction des oxydes et conditions de température

🔑 Notions clés & Définitions

• Radioactivité nucléaire : La radioactivité nucléaire est l’évolution spontanée d’un noyau instable vers un état plus stable, avec émission de particules.
• Rayonnement β− : Le rayonnement β− correspond à une transformation où un noyau émet un électron, traduisant une modification de sa composition en protons et neutrons.
• Rayonnement β+ : Le rayonnement β+ correspond à une transformation où un noyau émet un positon, traduisant une modification de sa composition en protons et neutrons.
• Rayonnement α : Le rayonnement α est l’émission d’une particule α par un noyau lourd, accompagnée d’une modification de Z et A.
• Défaut de masse : Le défaut de masse est la différence entre masses des nucléons séparés et masse du noyau, associée à une énergie de cohésion.

📝 Points essentiels

• Les noyaux stables sont représentés en noir, tandis que les noyaux colorés évoluent spontanément vers la stabilité : c’est la radioactivité nucléaire.
• Pour les gros noyaux, la perte de e− (β−), de e+ (β+) ou l’émission d’une particule α s’accompagne souvent d’autres particules, notamment un photon γ.
• La composition proton-neutron n’est pas quelconque : la proportion de neutrons augmente avec Z.
• La fraction de neutrons est ~50% pour les noyaux légers et monte à ~70% pour l’uranium.
• Le défaut de masse se convertit en énergie selon $\Delta E=\Delta m\,c^2$, et on compare les noyaux via le défaut de masse par nucléon $\Delta E/A$.
• L’énergie par nucléon et la masse par nucléon diminuent quand on se déplace vers des noyaux plus liés (tendance illustrée par la courbe de l’énergie de liaison par nucléon).

💡 Astuce mémo

β− : électron, β+ : positon, α : gros noyau → souvent + γ ; plus Z augmente, plus la part de neutrons monte.

📖 12. Chimie des aciers et procédés d affinage

🔑 Notions clés & Définitions

• Abondance isotopique naturelle : L’abondance isotopique naturelle d’un élément correspond à la proportion relative de ses isotopes observée sur Terre.
• Masse molaire : La masse molaire est la masse d’une mole d’entités (atomes, molécules) exprimée en g·mol⁻¹.
• Masse molaire d’un élément : La masse molaire d’un élément est la masse d’une mole d’atomes de cet élément, calculée avec les proportions isotopiques naturelles.
• Mole : La mole est définie comme le nombre $N_A$ d’atomes de $^{12}$C contenus dans 12 g, ou comme le rapport entre 1 g et 1 uma.
• Nombre d’Avogadro : Le nombre d’Avogadro $N_A$ vaut $6{,}02214076\times10^{23}$ mol⁻¹ et sert à relier quantité de matière et nombre d’entités.

📝 Points essentiels

• La masse molaire d’un atome est la masse d’une mole de cet atome, en g·mol⁻¹.
• La masse molaire d’un élément se calcule avec les masses isotopiques et les abondances naturelles de ses isotopes.
• Il n’existe pas de masse atomique élémentaire unique pour un élément à plusieurs isotopes : on utilise une masse moyenne pondérée.
• Définition de la mole : $N_A$ atomes de $^{12}$C dans 12 g, ou $N_A=\frac{1\,g}{1\,uma}$.
• L’écriture « mol » est une pseudo-unité, comme % ou ppm, car elle sert surtout de convention de comptage.
• Exemple Cd : masse molaire $M_{Cd}=112{,}41$ g·mol⁻¹ (valeur moyenne pondérée).

💡 Astuce mémo

Masse molaire = moyenne pondérée : $M=\sum_i M_i\times f_i$ (avec $f_i$ = abondance naturelle).

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de synthèse

Spinelle normale vs spinelle inverse

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre multiplicité (atomes en propre par maille) et coordinence (nombre de plus proches voisins).
2. Mélanger Δo et Δ zéro : en champ octaédrique le cours insiste sur Δo (pas Δ zéro).
3. Inverser les signes/valeurs de l’énergie réticulaire : Er est négative (définition du cours) et peut être tabulée avec une convention opposée.
4. Croire que le modèle des sphères dures marche toujours : il sous-estime Er quand la covalence devient non négligeable (ex. CuI).
5. Confondre Schottky et Frenkel : Schottky = absence d’un anion et/ou d’un cation, Frenkel = cation déplacé (paire de défauts).
6. Penser que la réduction d’un oxyde dépend seulement de ΔG° : il faut comparer ΔG°'ox et ΔG°ox via Ellingham (et le signe).
7. Mélanger champ fort/champ faible : le critère dépend de la comparaison Δo et P (énergie d’appariement), pas seulement de la valeur de Δo.

✅ Checklist Examen

1. Définir un cristal et relier la périodicité aux translations suivant x, y et z.
2. Citer les 14 réseaux de Bravais (repère 1850) et expliquer rôle de la maille et du paramètre de maille (a, puis a et c en hexagonal).
3. Calculer/exprimer la multiplicité à partir des atomes partagés et distinguer multiplicité vs coordinence.
4. Donner les empilements compacts (Mg ABAB… ; Au ABCABC…) et associer cfc/hcp aux exemples du cours.
5. Lister des structures métalliques : hexagonal compact et cfc (ex. Al, Ni, Ag, Cu, Au), puis bcc (ex. Fe, V, Nb, Cr).
6. Pour un cristal ionique, décrire réseau de cations/anions, sites pour contre-ions, et relier coordinence à la constante de Madelung.
7. Énoncer la définition de la constante de Madelung et le rôle du facteur géométrique dans l’énergie coulombienne.
8. Savoir utiliser les valeurs données de Madelung (NaCl 1.748 ; CsCl 1.763 ; CaF2 5.038 ; ZnS 6.552/6.564) et interpréter l’accord mesuré/calculé (NaCl).
9. Expliquer pourquoi le modèle des sphères dures sous-estime Er et relier l’écart à la covalence (CuI, CuCl).
10. Décrire les défauts : Schottky, Frenkel, centre F, lacune/interstitiel, et l’idée de compensation de charge (ex. Na+ par Mg2+).
11. Relier thermodynamique et Ellingham : normaliser sur 1 mole de O2, écrire ΔG° = ΔG°'ox − ΔG°ox et interpréter le signe.
12. Expliquer la température d’inversion et le rôle de PO2 (et la condition K=1 quand P(O2)=1 pour phases solides/liquides).
13. Décrire les procédés sidérurgiques du cours : décarburation, désulfuration (CaC2 + S → CaS + 2C), déphosphatation (P2O5 + 4CaO → Ca4P2O9).
14. Maîtriser les phases du fer : ferrite (α cc), austénite (γ), cémentite (Fe3C), perlite (agrégat α + Fe3C) et trempage vers martensite métastable (hexagonale dérivée).