UNIVERSITA’ DI CATANIA
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I METALLI SONO DEI SOLIDI, A TEMPERATURA AMBIENTE, AVENTE STRUTTURA CRISTALLINA
RAPPRESENTAZIONE DELLE STRUTTURE CRISTALLINE
DEI SOLIDI
Per descrivere le strutture cristalline, si ricorre al concetto del RETICOLO, costituito da una
griglia tridimensionale, in cui i nodi sono occupati da atomi: METALLI, SOLIDI COVALENTI(ad
es. il quarzo),od ioni: MATERIALI CERAMICHE o molecole:GHIACCIO,SOSTANZE ORGANICHE.
CFC:cubica
a faccie
centrate
CCC:cubica,a
corpo centrato;
EC:esago
nale
compatta
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RETICOLI DI BRAVAIS
Strutture cristlline dei metalli
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• STRUTTURA E MICROSTRUTTURA DEI SOLIDI
•
I materiali solidi presentano a livello atomico, un’organizzazione spaziale degli atomi o molecole od ioni,
che li compongono, ORDINATA e PERIODICA.
•
Pertanto, si parla di STRUTTURA CRISTALLINA che si può immaginare, essere così
ottenuta dalla ripetizione regolare all’infinito nelle tre direzioni dello spazio di una unità base, detta,
•
CELLA ELEMENTARE o UNITARIA o SEMPLICE.
Altresì vi sono solidi che possiedono una STRUTTURA AMORFA, poiché hanno una
organizzazione degli atomi o molecole tridimensionale DISORDINATA.
•
Nei METALLI e nelle CERAMICHE gli atomi si dispongono in strutture ordinate cristalline;mentre
i VETRI INORGANICI e i POLIMERI sono amorfi, ma alcuni polimeri possono realizzare al loro interno
strutture ordinate cristalline.
•
I materiali cristallini
sono in genere formati da un aggregato di microcristalli, piuttosto che da
un singolo cristallo (MONOCRISTALLO) e sono detti POLICRISTALLINI.
Linee di demarcazione dei
“grani”
Cella
elementare
monocristallo
policristallo
Al microscopio ottico
al S.E.M.
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• POLIMOFISMO O ALLOTROPIA
•
•
È la proprietà degli elementi di esistere in diverse modificazioni (allotropiche).
Essa dipende da una diverso numero di atomi o disposizione di ugual numero di atomi
nell’aggruppamento molecolare delle varie modificazioni allotropiche.
diamante
grafite
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•
•
•
CARBONIO fullerene
FERRO:
Ferro alfa, fino a 768°C,struttura cristallina cubica, a corpo centrato, non magnetico;
Ferro beta, da 768°C a 906°C,struttura cristallina cubica,a corpo centrato,magnetico,poco
solubile con il carbonio,FERRITE: lega (Soluzione solida interstiziale) con il carbonio;
Ferro gamma, da 906°C a 1401°C,struttura cubica, a facce centrate,presenta la massima
solubiltà con il carbonio,la lega che si forma prende il nome di AUSTENITE;
MARTENSITE,si ottiene per un brusco raffreddamento da temperature superiore all’austenite
Ferro delta, da 1401°C a 1530°C,struttura cubica a corpo centrato,con il carbonio forma una
lega detta SOLUZIONE SOLIDA DELTA.
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• FUSIONE DEI METALLI:
STATO FISICO,
•
Un metallo sotto somministrazione sufficiente di energia termica, cambia di
passando da quello solido allo stato liquido.
•
PUNTO DI FUSIONE:
•
È quella temperatura necessaria per rompere i legami interatomici della struttura cristallina di un metallo.
Avvenuta la suddetta rottura, grazie all’energia cinetica della temperatura di fusione,gli atomi potendosi
muovere liberamente in ogni direzione,daranno luogo al passaggio dallo stato
solido a quello liquido.
Un metallo fonde sempre alla stessa temperatura detta PUNTO DI FUSIONE
Una lega, essendo costituita da più metalli,fonde con INTERVALLO DI
dato dalla somma dei punti di fusione di ciascun metallo costituente la lega.
FUSIONE, il quale è
Hg: unico metallo
liquido a temperatura
ambiente
In Odontoiatria i metalli allo stato puro sono scarsamente adoperati ad eccezione del Titanio negli impianti e dell’
Oro nelle otturazioni, in quanto le loro caratteristiche fisico-chimiche sono insufficienti per resistere agli
agenti fisico-biochimici del cavo orale, per cui vengono usate le leghe.
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• SOLIDIFICAZIONE DEI METALLI
(RAFFREDDAMENTO o CRISTALLIZZAZIONE):
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La formazione dei cristalli si ha durante il passaggio dei metalli dallo stato liquido a quello solido.
La solidificazione si ottiene con la perdita dell’energia calorica (CALORE LATENTE DI SOLIDIFICAZIONE),
Presente negli atomi in movimento, per cui gli atomi, vibrando ad eguale distanza con minore dispendio di
energia, riformeranno la struttura cristallina del metallo o lega.
AB = metallo fuso
BB’ = fenomeno della soprafusione o sottoraffreddamento: in B si avrà la formazione dei primi cristalli con
liberazione di calore, per cui la temperatura sale fino a raggiungere B’.
B’C = temperatura di solidificazione: costante,perché si libera il calore latente di fusione ed tipica per
ciascun metallo
CD = raffreddamento fino alla temperatura ambiente
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