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CONTRIBUTION A L’ÉTUDE DU CARBONE ET DES CHARBONS MINÉRAUX 53 selon les feuillets est due à la possibilité acquise par les électrons de se déplacer dans un plan de feuillet librement grâce au fait que la suite ininterrompue de liaisons de carbone distant seulement de 1,4 À laisse toujours des zones de densité électronique suffisantes pour que le passage des électrons puisse se faire. Il est à remarquer que dans les autres métalloïdes conducteurs de l'électricité les variétés conductrices sont les plus denses donc celles où les volumes atomiques s’écrasent le plus fortement et créent des zones de densité électroniques suffisantes entre atomes.

Dans le cas du carbone le graphite à une densité inférieure au diamant mais si on considère le volume d’un feuillet-plan d'épaisseur égale à 1,4 ou 1,5 À on a une densité supérieure au diamant.

De ces variétés cristallines seul le graphite est stable à la pression ordinaire et sous l’action de la chaleur le diamant se transforme en graphite. La transformation est catalysée par des traces d'oxygène et par la surface du diamant sur laquelle apparaît au-dessus de 1 0000 des taches noires de graphite. Cette couche noire qui recouvre le diamant chauffé à l'abri de l’air a été bien identifiée au graphite, par sa transformation en oxyde graphitique, sa densité et son diagramme

Debye de rayons X (5).

Structure en résonance. — A côté des liaisons simples, doubles, triples d’un atome avec un autre comme cela se rencontre entre atomes de carbone, il existe des liaisons différentes qui correspondent à des distances atomiques intermédiaires entre les distances de deux liaisons précédemment indiquées.

Ainsi la liaison carbone-carbone dans un noyau aromatique correspond à une distance interatomique de 1,39 À distance intermédiaire entre les distances respectives caractéristiques de la simple et de la double liaison. Dans le graphite la distance entre deux carbones voisins est de 1,42 A. On peut donc se borner à caractériser la liaison par la distance interatomique et voir qu’elle se place ainsi entre une simple liaison covalente et une double liaison.

Cette liaison n’est toutefois pas due à un mélange tautomérique de formes à doubles liaisons et de formes à-simples liaisons car alors les propriétés physiques révélées par les spectres de diffusion des diagrammes X devraient montrer un mélange de caractéristiques dues à la présence simultanée des deux formes ou à l'existence durant le temps d'observation d’un certain pourcentage de chaque forme.

Dans le cas du graphite les spectres de rayons X sont nets et fins et s’interprètent par des hexagones parfaitement réguliers. Dans le cas des carbones aromatiques simples les rayons X permettent de définir les distances entre atomes de carbone et ne font pas apparaître de mélange tautomérique. Non seulement on peut avec ces carbones déterminer la position des atomes mais encore on peut

5% HENRY BRUSSET

déduire des spectres X la densité électronique moyenne en tout point du cristal. ; ;

En mécanique quantique la structure d’un système est représentée par une fonction d'onde et la structure du système à l’état normal est, de toutes les structures possibles, celle qui donne au système le maximum de stabilité. £

Si on considère plusienrs structures vraisemblables représentant l’état normal du système on dit que le système est en résonance entre ces structures. Sr

Ainsi Pauling (11) caractérise la molécule ordinaire de benzène comme étant en résonance entre les deux positions de Kékulé possibles (fig. AB) et la molécule plane géante de graphite comme étant en résonance entre les trois structures possibles à forme quinonique indiquées par la figure 12. Une des doubles liaisons du système pouvant occuper par rapport à l’atome A de carbone l’une des trois positions (positions 1, 2 ou 3 de la figure 5B).

Fig. 4B. Fig. 5B.

Par définition Pauling considère que la molécule de graphite est en résonance entre les structures possibles de la figure 12, et que la

liaison carbone-carbone y présente un tiers du caractère de double liaison.

Densités électroniques. — Le manque de perfection des cristaux de graphite n’a pas permis une détermination des densités électroniques dans un tel cristal par l'analyse des taches de diffusion produites par les rayons X. Or, des travaux récents d’Amiel et de Rodier (10) ont fourni une nouvelle méthode permettant de déterminer des diagrammes de densité électroniques dans un plan cristallin.

La parfaite concordance entre les résultats obtenus avec cette méthode et ceux fournis par l'analyse de Fourier des diagrammes X permet d'utiliser la méthode d'Amiel et Rodier pour des structures électroniques non encore étudiées par les rayons X.

Le principe de la méthode est exposé dans une note de Rodier (10). Il consiste à produire des figures de Nobili dans un dispositif de