LO STATO SOLIDO
Caratteristiche e proprietà dei
solidi
CARATTERISTICHE COMUNI
DEI SOLIDI
Incompressibilità
 Rigidità
 Forma definita

Solidi cristallini e solidi amorfi
Solidi cristallini
 particelle disposte
regolarmente nello
spazio
 anisotropia
 punto di fusione ben
definito
Solidi amorfi
 disposizione
disordinata delle
particelle
 isotropia
 punto di fusione
non ben definito
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.
SOLIDI AMORFI = LIQUIDI
I solidi amorfi sono in
realtà dei liquidi ad
elevata viscosità
CLASSIFICAZIONE DEI SOLIDI
CRISTALLINI
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
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Solidi
Solidi
Solidi
Solidi
ionici
covalenti
molecolari
metallici
Caratteristiche dei solidi ionici
Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi ionici si alternano, con regolarità,
ioni positivi e negativi
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




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
Esempi: Cloruro di sodio,ossidi
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
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.
Caratteristiche dei solidi covalenti
Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi covalenti sono presenti gli atomi legati
con legame covalente




Temperatura di fusione
molto alta
In generale grande durezza
Isolanti o semiconduttori
Insolubili in acqua
Esempi:silice,diamante
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.
Struttura del quarzo
Struttura del diamante
Struttura della grafite
Struttura del fullerene C60 con 20 esagoni e 12 pentagoni ottenuto per condensazioni di
vapori di carbonio. Contiene ibridi sp2 con angoli piegati a 108°
Fullereni C70, C74, C82
Hanno importanti applicazioni in
campo elettronico perchè formano
coi metalli alcalini complessi
superconduttori
Caratteristiche dei solidi molecolari
Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi molecolari sono presenti
molecole legate con deboli legami intermolecolari



Temperatura di
fusione bassa
Scarsa durezza
Alta tensione di
vapore
Esempi: ghiaccio, iodio,
naftalina
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.
Caratteristiche dei solidi metallici
Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi metallici sono presenti ioni positivi legati
da legame metallico. Il reticolo è avvolto dalla nuvola elettronica




Temperatura di
fusione generalmente
alta
Elevata densità
Buona conducibilità
termica ed elettrica
Lucentezza al taglio
Esempi: i vari metalli
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.
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.
Celle elementari primitive dei 7 sistemi cristallini
3 tipi di cella elementare cubica
Cristalli ionici con rapporto rC/rA tra 1 e 0.73
Cristalli ionici con rapporto rC/rA tra 0,3 e 0.414
Cristalli ionici con rapporto rC/rA tra 0.414 e 0.225
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