tipi di legame nei solidi: covalente e ionico

Presentazione sul tema: "tipi di legame nei solidi: covalente e ionico"— Transcript della presentazione:

1 tipi di legame nei solidi: covalente e ionico
legami sp3 del carbonio nel diamante il legame è dovuto all’energia di attrazione coulombiana di origine elettronica: - legame covalente: di norma localizzato lungo la direzione interatomica (legame )  alta energia di legame, solido molto duro, indeformabile, isolante C  Cl Na - legame ionico: deriva dall’attrazione coulombiana fra ioni  elettroni localizzati in vicinanza degli ioni, simmetria sferica intorno agli ioni, energia di legame abbastanza alta,solido indeformabile ma fragile, isolante cristallo di Na Cl sol1-1

2 legame idrogeno e legame di van der Waals
legami idrogeno della molecola H2O nel ghiaccio legame idrogeno e legame di van der Waals - legami ponte-idrogeno: formati da molecole polari con uno o più atomi di idrogeno  l’idrogeno ionizzato, con le sue piccole dimensioni fa da “ponte” fra due ioni O O H E  3 meV  T=E/kB T 3·10-3/10-4  30 K - legame molecolare o di van der Waals: deriva dall’attrazione coulombiana fra dipoli creati per fluttuazione della “nuvola elettronica”  energia di legame molto debole, si forma solo a bassa T, tipico di gas nobili sol1-2

3 legame metallico e legami ibridi
struttura a sfere “impacchettate” tipica di molti metalli legame metallico e legami ibridi - legame metallico: dovuto alla “nuvola di elettroni quasi liberi” simmetria sferica intorno agli ioni (sfere impacchettate), energie di legame modeste, elettroni delocalizzati, solidi duttili, buoni conduttori C - legame ibridi: compresenza di legami di tipo diverso cristallo di grafite: legami covalenti  -sp2 nel piano, legami metallici  fra i piani sol1-3

4 energie di coesione degli elementi
1 eV/at  6 ·1023 eV/mol 105 J/mol  25 kcal/mol sol1-4

5 energie di coesione di solidi ionici
1 eV/at  6 ·1023 eV/mol 105 J/mol  25 kcal/mol sol1-5

6 reticoli e strutture cristallini
reticolo: sequenza periodica di punti nello spazio che lo riempie senza lasciare dei vuoti con l, m, n numeri interi l=2 m=4 n=1  vettore del “reticolo diretto” sol1-6

7 i 14 reticoli di Bravais sol1-7

8 base: gruppo di atomi che si ripete con la sequenza periodica del reticolo
può essere: reticolo e base monoatomica  metalli biatomica  diamante, Na Cl Cl Na C sol1-8

9 reticolo, base e struttura cristallina
base poliatomica dell’YBCO reticolo + base = struttura yttrio bario rame ossigeno cella sol1-9

10 impurità interstiziale
difetti reticolari vacanza dislocazione impurità sostitutiva impurità interstiziale atomo interstiziale sol1-10

11 diffrazione di raggi X da un reticolo
condizione di Bragg: la differenza di cammino fra i due raggi deve essere multipla di  2d sin = n   sol1-11

12 diffrazione di raggi X da un reticolo
altro modo di calcolare la differenza di cammino “vettore del reticolo reciproco” sol1-12

13 il “reticolo reciproco”
impulso trasferito al reticolo: il reticolo può assorbire trasferimenti di quantità di moto solo in multipli interi di uno dei suoi vettori R vettore del “reticolo reciproco” con R=distanza fra i piani modulo: direzione: perpendicolare al piano sol1-13

14 diffrattometri polveri cristallo singolo sol1-14

15 raggi X e “reticolo reciproco”
210 211 massimo G esplorabile =2k G11 =  2 G10 d11 G11 d10 G10 k -G10 k’ 210 granelli di polvere ruotati G11 sol1-15

16 diffrazione di Laue sol1-16

17 spettro di diffrazione
sol1-17