10. I Materiali Liquidi e Solidi Le forze intermolecolari - forze di London - forze dipolo – dipolo - il legame a idrogeno La struttura dei liquidi - la viscosità - la tensione superficiale Le strutture solide - i cristalli metallici e proprietà dei metalli - le leghe - le strutture ioniche - i solidi molecolari e reticolari I cambiamenti di fase - passaggi di stato e diagrammi di stato

Le Forze Intermolacolari

Le Forze di London C5H12 Pentano Teb= 36°C 2,2-Dimetilpropano Def. Le FORZE DI LONDON sono forze di natura ELETTROSTATICA che si stabiliscono fra tutti i tipi di molecole allo stato solido e liquido. GAS MASSA MOLARE CRESCENTE LIQUIDO SOLIDO C5H12 Pentano Teb= 36°C 2,2-Dimetilpropano Teb= 10°C

Le Forze Dipolo – Dipolo Def. Le FORZE DIPOLO – DIPOLO sono forze di natura ELETTROSTATICA che si stabiliscono fra le molecole polari allo stato solido e liquido. 50 x

Il Legame a Idrogeno 14 15 16 17 Def. Il LEGAME A IDROGENO è un’interazione che si crea tra un atomo di idrogeno che si trova tra due atomi piccoli e fortemente elettronegativi, dotati di un doppietto elettronico di non legame, specificamente azoto, N, ossigeno, O, e fluoro, F.

Il Legame a Idrogeno

La Struttura dei Liquidi Def. Definiamo VISCOSITÀ la resistenza che un liquido oppone al flusso. Def. Definiamo TENSIONE SUPERFICIALE di un liquido la risultante dell’attrazione verso l’interno, che organizza le molecole nel loro insieme e forma la superficie liscia. FORZE ADESIONE> FORZE COESIONE FORZE COESIONE> FORZE ADESIONE

La Classificazione dei Solidi FASI SOLIDE DIFFERENZIATE Def. Definiamo SOLIDO CRISTALLINO un solido in cui atomi, ioni o molecole sono disposti ordinatamente nello spazio. FACCE CRISTALLINE FASI SOLIDE DIFFERENZIATE CLASSIFICAZIONE DEI SOLIDI CRISTALLINI: METALLI SOLIDI IONICI SOLIDI RETICOLARI SOLIDI MOLECOLARI Def. Definiamo SOLIDO AMORFO un solido in cui gli atomi, molecole o ioni sono accatastati disordinatamente (es. vetro, gomma). Def. Definiamo CRISTALLO LIQUIDO una sostanza in grado di fluire come un liquido viscoso, ma le cui molecole si dispongono in maniera moderatamente ordinata, come nei cristalli. Termotropi Liotropi

I Cristalli Metallici Al → Al3+ + 3e- + N.C. = 12 N.C. =12 Def. Definiamo LEGAME METALLICO la forza di attrazione che si stabilisce tra gli ioni positivi degli atomi e l’insieme degli elettroni di valenza in cui sono immersi. Al → Al3+ + 3e- + STRUTTURA ESAGONALE COMPATTA …ABABA… N.C. = 12 N.C. =12 STRUTTURA CUBICA COMPATTA …ABCBACA…

I Cristalli Metallici Def. Definiamo CELLA ELEMENTARE la più piccola unità che, riprodotta iterativamente senza lacune nelle 3 dimensioni, disegna l’intero cristallo.

I Cristalli Metallici CONTEGGIO DEGLI ATOMI PRESENTI NELLA CELLA: Un atomo presente al centro della cella appartiene solo ad essa. Un atomo presente sulla faccia della cella o sullo spigolo della cella è condiviso con altre celle elementari e va suddiviso.

Le Proprietà dei Metalli Def. Definiamo LEGAME METALLICO la forza di attrazione che si stabilisce tra gli ioni positivi degli atomi e l’insieme degli elettroni di valenza in cui sono immersi. LUCENTEZZA DUTTILITÀ E MALLEABILITÀ CONDUZIONE ELETTRICITÀ E CALORE RESISTENZA T CONDUTTORE: la resistenza aumenta con T SUPERCONDUTTORE: conduce con resistenza nulla SEMICONDUTTORE: la resistenza Diminuisce con T ISOLANTE: non conduce elettricità

Le Leghe Def. Definiamo LEGA la miscela di due o più metalli. Può essere OMOGENEA se gli atomi di elementi diversi sono distribuiti uniformemente; ETEROGENEA se sono costituite da miscele di fasi cristalline di composizione diversa. LEGHE DI SOSTITUZIONE LEGHE INTERSTIZIALI

Le Strutture Ioniche Nei SOLIDI IONICI abbiamo ioni di carica opposta e raggio ionico differente che devono impacchettarsi insieme. Def. Definiamo NUMERO DI COORDINAZIONE il numero di ioni di carica opposta che circondano immediatamente lo ione in esame. Def. Definiamo RAPPORTO INTERRADIALE il rapporto tra il raggio ionico del catione e quello dell’anione. coordinazione (6,6) rapporto interradiale 0.4 ÷ 0.7 SALGEMMA coordinazione (8,8) rapporto interradiale >0.7 CLORURO DI CESIO

I Solidi Molecolari Forze di London TEMPERATURE DI FUSIONE BASSE Nei SOLIDI MOLECOLARI abbiamo molecole distinte tenute insieme da forze intermolecolari. Forze di London Forze Dipolo – Dipolo Legami a Idrogeno TEMPERATURE DI FUSIONE BASSE

I Solidi Reticolari SOLIDI ALLOTROPI Nei SOLIDI RETICOLARI gli atomi sono tenuti insieme da legami covalenti che costituiscono un reticolo interno all’intero cristallo. SOLIDI ALLOTROPI

I Cambiamenti di Fase SOLIDO LIQUIDO VAPORE E GAS FA>FT, hanno volume e forma propri LIQUIDO FAFT, hanno volume proprio, forma del recipiente VAPORE E GAS FA<FT, non hanno né volume né forma propri FUSIONE SOLIDIFICAZIONE CONDENSAZIONE VAPORIZZAZIONE SUBLIMAZIONE BRINAMENTO Def. Definiamo FASE una porzione del sistema materiale caratterizzato da omogeneità fisica e da un superficie delimitante. Def. Definiamo TRANSIZIONE DI FASE il passaggio da una fase ad un’altra.

La Pressione di Vapore EQUILIBRIO DINAMICO Teb = 100 °C Def. Definiamo PRESSIONE DI VAPORE di un liquido/solido la pressione esercitata dal suo vapore quando vapore e liquido/ solido raggiungono l’equilibrio dinamico. EQUILIBRIO DINAMICO T = 25 °C P = 1atm Teb = 100 °C

Ebollizione, Solidificazione e Fusione SOLIDO FA>FT, hanno volume e forma propri LIQUIDO FAFT, hanno volume proprio, forma del recipiente VAPORE E GAS FA<FT, non hanno né volume né forma propri FUSIONE SOLIDIFICAZIONE CONDENSAZIONE VAPORIZZAZIONE SUBLIMAZIONE BRINAMENTO P = 1atm

I Diagrammi di Stato H2O CO2 Def. Il DIAGRAMMA DI STATO (o DIAGRAMMA DI FASE) riepiloga le temperature e le pressioni alle quali le diverse fasi solide, la liquida e la gassosa di una sostanza pura sono in grado di esistere. H2O CO2