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
Def. Le FORZE DI LONDON sono forze di natura ELETTROSTATICA che si stabiliscono fra
tutti i tipi di molecole allo stato solido e liquido.
MASSA
MOLARE
CRESCENTE
C5H12
Pentano
Teb= 36°C
2,2-Dimetilpropano
Teb= 10°C
GAS
LIQUIDO
SOLIDO
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
0
Hvap
 18 kJ  mol1
Tfus  188 C
0
Hret
 787 kJ  mol1
Tfus  801 C
Il Legame a Idrogeno
16
17
15
14
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
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
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
STRUTTURA CUBICA
COMPATTA …ABCBACA…
N.C. =12
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
RESISTENZA
•CONDUZIONE ELETTRICITÀ E CALORE
SEMICONDUTTORE: la resistenza
Diminuisce con T
SUPERCONDUTTORE: conduce
con resistenza nulla
CONDUTTORE: la resistenza
aumenta con T
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
coordinazione (8,8)
rapporto interradiale >0.7
SALGEMMA
CLORURO
DI CESIO
I Solidi Molecolari
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
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
FUSIONE
SOLIDO
LIQUIDO
SOLIDIFICAZIONE
FA>FT, hanno
volume e
forma propri
FAFT, hanno
volume proprio,
forma del recipiente
SUBLIMAZIONE
VAPORIZZAZIONE
BRINAMENTO
CONDENSAZIONE
VAPORE E
GAS
FA<FT, non hanno né
volume né forma
propri
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
P = 1atm
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.
T = 25 °C
Ebollizione, Solidificazione e Fusione
FUSIONE
SOLIDO
LIQUIDO
SOLIDIFICAZIONE
FA>FT, hanno
volume e
forma propri
FAFT, hanno
volume proprio,
forma del recipiente
SUBLIMAZIONE
VAPORIZZAZIONE
BRINAMENTO
CONDENSAZIONE
VAPORE E
GAS
FA<FT, non hanno né
volume né forma
propri
P = 1atm
I Diagrammi di Stato
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