Classificazione dei materiali solidi … in base ai legami interatomici!

Presentazione sul tema: "Classificazione dei materiali solidi … in base ai legami interatomici!"— Transcript della presentazione:

1 Classificazione dei materiali solidi … in base ai legami interatomici!
Metalli Ceramici Polimeri

2 legame ionico legame covalente legame metallico
(a) Legami atomici primari o forti legame ionico legame covalente legame metallico (b) Legami atomici e molecolari secondari o deboli legame di Van der Waals legame idrogeno

3 (a) Legame ionico e- Cl Na catione Na+ anione Cl-

4 Forza di legame anione-catione
4pe0 a2 Z1Z2 e2 Fatt= - Frep= - nb a(n+1) e = 1.60 x C e0 = 8.85 x C2/(N m2) Fnetta=Fatt + Frep

5 Forza di legame vs distanza interionica

6 Energia di legame interionico
Enetta= Eatt + Erep Z1Z2 e2 b an + Enetta= + 4pe0 a

7 Energia di legame interionico

8

9 Energia di legame ionico (kJ/mole)

10 (b) Legame covalente

11 Energia di legame vs distanza interatomica

12 Molecole biatomiche

13 Composti a base carbonio

14 Metano (CH4)

15

16 Diamante

17 Energia di legami covalenti semplici
(kJ/mole)

18 Energia di legami covalenti doppi e tripli
(kJ/mole)

19 Energia legame covalente vs ordine di legame

20 Solidi ionico-covalenti

21 (c) Legame metallico

22 Energia di legame vs distanza interatomica

23 Energia di legame (kJ/mole) e temperatura di fusione (°C)

24 Solidi metallico-covalenti

25 interazione dipolo-dipolo indotto in gas nobili
Legami secondari: interazione dipolo-dipolo indotto in gas nobili dipolo atomico fluttuante + - - + dipolo atomico indotto

26 2-8 kJ/mole

27 interazione dipolo-dipolo in molecole polari
Legami secondari: interazione dipolo-dipolo in molecole polari H2O debey HCl debey NH debey

28 Legame idrogeno H2O, HF, HCl,… 29 kJ/mole

29 Struttura dei materiali
Solidi cristallini trasposizione regolare e ripetitiva nello spazio di una unità strutturale di base (cella elementare o cella unitaria); monocristallini e policristallini

30 Solidi amorfi disposizione disordinata degli atomi

31 Sistemi cristallini Strutture cristalline sono suddivise in gruppi (sistemi cristallini) in base alla geometria della cella unitaria, indipendentemente dalla posizione degli atomi all'interno della cella. I sistemi cristallini sono completamente descritti da 6 parametri reticolari: a, b, c, a, b, g

32 sistema di coordinate (x, y, z):
origine in un vertice della cella assi coincidono gli spigoli della cella solido cristallino cella unitaria

33 Le strutture cristalline sono raggruppabili in:
7 sistemi cristallini e 14 reticoli di Bravais

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35 7 sistemi cristallini 14 Reticoli di Bravais cubico triclino esagonale
ortorombico romboedrico monoclino tetragonale 7 sistemi cristallini 14 Reticoli di Bravais

36 Materiali metallici (a) cubica a facce centrate (CFC)
Cu, Ni, Ag, Au, Fe g, ... (b) cubica a corpo centrato (CCC) Fe a, Cr, W, Mo... (c) esagonale compatta (EC) Zn, Cd, Co, Ti...

37 Cubica a facce centrate (CFC)
atomi per cella numero di coordinazione fattore di compattazione atomica

38 Cubica a facce centrate (CFC)

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40 Esercizio 1 Calcolare il fattore di compattazione atomica (FCA) per la cella elementare CFC, assumendo gli atomi sferici. FCA = volume atomi per cella elementare CFC volume della cella CFC Esercizio 2 Il rame ha struttura CFC. Sapendo che il peso atomico è 63.54 g/mole ed il raggio atomico nm, calcolare la densità del rame.

41 Cubica a corpo centrato (CCC)
numero di atomi per cella numero di coordinazione 68 % fattore di compattazione atomica

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44 Esercizio 3 Esercizio 4 Esercizio 5
Il Fe a 20 °C ha struttura CCC. Calcolare la costante reticolare a della cella elementare del ferro, sapendo che il raggio atomico del ferro è pari a nm. Esercizio 4 Calcolare il fattore di compattazione atomica (FCA) per la cella elementare CCC, assumendo gli atomi sferici. Esercizio 5 Il Mo ha struttura CCC, densità 10.2 g/cm3 e peso atomico 95,94 g/mole. Calcolare il raggio atomico ed il fattore di compattazione atomica (FCA)

45 Esagonale compatta (EC)
numero di atomi per cella numero di coordinazione fattore di compattazione atomica valore teorico di c/a

46

47 EC CFC

48 CCC

49 Esercizio 6 Calcolare il volume della cella elementare esagonale compatta (EC) dello Zn sapendo che a= nm e c= nm.

50 Materiali metallici

51 Polimorfismo o allotropia

52 Forme allotropiche del ferro