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LO STATO SOLIDO Caratteristiche e proprietà dei solidi.

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Presentazione sul tema: "LO STATO SOLIDO Caratteristiche e proprietà dei solidi."— Transcript della presentazione:

1 LO STATO SOLIDO Caratteristiche e proprietà dei solidi

2 CARATTERISTICHE COMUNI DEI SOLIDI Incompressibilità Rigidità Forma definita

3 Solidi cristallini e solidi amorfi Solidi amorfi  disposizione disordinata delle particelle  isotropia  punto di fusione non ben definito Solidi cristallini  particelle disposte regolarmente nello spazio  anisotropiaisotropia  punto di fusione ben definito

4 Anisotropia è una parola di origine greca; è il contrario di isotropia che significa “stesse proprietà” Un solido si dice anisotropo se le proprietà quali conducibilità elettrica, indice di rifrazione,conducibilità termica, ecc.. sono diverse a seconda della direzione in cui vengono misurate.L’anisotropia è conseguenza della asimmetria dei reticoli lungo le tre direzioni dello spazio; molti solidi cristallini risultano tuttavia isotropi perché i loro macrocristalli sono, in realtà, costituiti da un gran numero di microcristalli disposti casualmente.Per rilevare l’anisotropia occorre fare le misure su monocristalli.

5 SOLIDI AMORFI = LIQUIDI I solidi amorfi sono in realtà dei liquidi ad elevata viscosità

6 CLASSIFICAZIONE DEI SOLIDI CRISTALLINI  Solidi ionici  Solidi covalenti  Solidi molecolari  Solidi metallici

7 Caratteristiche dei solidi ionici  Temperatura di fusione relativamente alta  Fragilità alla trazione  Sfaldamento diagonale rispetto ai piani reticolari  Allo stato fuso conducono la corrente elettrica  Solubili in acqua  In soluzione acquosa conducono la corrente Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi ionici si alternano, con regolarità, ioni positivi e negativi Esempi: Cloruro di sodio,ossidi

8  La conducibilità delle soluzioni acquose e allo stato fuso deriva dalla presenza degli ioni liberi quando il reticolo viene demolito.  La temperatura di fusione relativamente alta si spiega con la forza del legame ionico

9  I solidi ionici si oppongono allo sfaldamento parallelo ai piani reticolari in quanto lo scorrimento genererebbe repulsione fra ioni dello stesso segno.  Lo sfaldamento avviene lungo i piani diagonali contenenti tutti atomi con carica dello stesso segno  La solubilità in acqua è buona perché il reticolo viene distrutto e gli ioni vengono solvatati dall’acqua.

10 Caratteristiche dei solidi covalenti  Temperatura di fusione molto alta  In generale grande durezza  Isolanti o semiconduttori  Insolubili in acqua Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi covalenti sono presenti gli atomi legati con legame covalente Esempi:silice,diamante

11  Il legame covalente è molto forte per cui i reticoli covalenti sono difficili da rompere. Ciò spiega perché questi solidi hanno, in generale, temperature di fusione molto alte  I legami covalenti sono fortemente direzionati; da ciò deriva la durezza (fatte le debite eccezioni) dei solidi covalenti.

12 Struttura del quarzo

13 Struttura del diamante

14 Struttura della grafite

15 Struttura del fullerene C 60 con 20 esagoni e 12 pentagoni ottenuto per condensazioni di vapori di carbonio. Contiene ibridi sp 2 con angoli piegati a 108° Fullereni C 70, C 74, C 82 Hanno importanti applicazioni in campo elettronico perchè formano coi metalli alcalini complessi superconduttori

16 Caratteristiche dei solidi molecolari  Temperatura di fusione bassa  Scarsa durezza  Alta tensione di vapore Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi molecolari sono presenti molecole legate con deboli legami intermolecolari Esempi: ghiaccio, iodio, naftalina

17  La bassa temperatura di fusione è conseguenza delle deboli forze esistenti fra le molecole; i legami sono infatti legami intermolecolari e quindi molto più deboli di quelli interatomici; alle stesse ragioni sono imputabili la scarsa durezza e l’alta tensione di vapore.  Solo il ghiaccio, in virtù dei legami a ponte di idrogeno, presenta una discreta durezza.

18 Caratteristiche dei solidi metallici  Temperatura di fusione generalmente alta  Elevata densità  Buona conducibilità termica ed elettrica  Lucentezza al taglio Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi metallici sono presenti ioni positivi legati da legame metallico. Il reticolo è avvolto dalla nuvola elettronica Esempi: i vari metalli

19  La conducibilità termica ed elettrica dei metalli è spiegabile con il fatto che gli elettroni di valenza che fanno parte della nuvola elettronica che avvolge il reticolo sono liberi di muoversi.  L’elevata densità dei metalli si deve all’impacchettamento compatto; gli atomi si dispongono in modo da lasciare il minor spazio vuoto possibile;in tal modo ogni atomo è circondato da altri sei.

20  La malleabilità e duttilità si deve alla struttura del reticolo cristallino dei metalli; tirando o piegando il reticolo infatti le forze che legano i vari ioni e la nuvola che li avvolge rimangono invariate.  Le alte temperature di fusione sono una conseguenza della forza del legame metallico che rende il reticolo difficile da rompere.

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22 Celle elementari primitive dei 7 sistemi cristallini

23 3 tipi di cella elementare cubica

24 Cristalli ionici con rapporto r C /r A tra 1 e 0.73

25 Cristalli ionici con rapporto r C /r A tra 0,3 e 0.414

26 Cristalli ionici con rapporto r C /r A tra e 0.225

27 Campioni quarzo naturale e ametista Due reticoli infiniti di silicati

28 Esempi di cristalli ionici sono i silicati SiO 4 - presenti nelle fasi solide del suolo

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33 I cristalli che incontriamo in natura o otteniamo in laboratorio non sono mai cristalli perfetti Il cristallo reale deve essere differenziato dal cristallo ideale, “infinito” e completamente ripetitivo (un modello astratto). La non-idealità talvolta considerata un disturbo, è spesso all’origine di favorevoli proprietà addizionali, molto utilizzate nella ingegneria dei materiali e nella fisica dello stato solido. Tutti i solidi contengono difetti di qualche tipo e spesso questi hanno grande influenza su proprietà come la conduttività elettrica, la resistenza meccanica e la reattività chimica


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