Concetti Chiave
- I solidi molecolari presentano un basso punto di fusione e sono tenuti insieme da legami deboli come le forze di van der Waals.
- I solidi ionici sono stabili, hanno alti punti di fusione e sono conduttori di elettricità solo allo stato fuso o in soluzione.
- I solidi covalenti formano reticoli tridimensionali tramite legami covalenti, risultando in elevata durezza e cattiva conducibilità elettrica.
- I solidi metallici sono caratterizzati da legami metallici non direzionali che conferiscono loro proprietà come duttilità e malleabilità.
- I metalli possono variare ampiamente in durezza e punto di fusione, mostrando una grande diversità nelle loro proprietà fisiche.
Solidi molecolari
Nel reticolo cristallino sono localizzate molecole, tenute insieme da legami piuttosto deboli quali forze di van der Waals o l’interazione fra molecole polari.
Esempi di solidi di questo tipo sono il ghiaccio, lo iodio, la naftalina e alcuni gas quando si trovano allo stato solido, come il biossido di carbonio e l’idrogeno.
Questi solidi sono caratterizzati da un basso punto di fusione e talvolta dalla tendenza a sublimare. La loro solubilità dipende dalla capacità che hanno le molecole della sostanza di stabilire dei legami con le molecole del solvente.
SOLIDI IONICI
Solidi ionici
Nel reticolo cristallino sono posti degli ioni alternativamente positivi e negativi: la forza non ha carattere direzionale per cui gli ioni tendono a dar origine a impacchettamenti compatti. Un esempio è la struttura del sodio.
Questi solidi sono piuttosto stabili e sono caratterizzati da alti punti di fusione e di ebollizione; sono in genere duri e fragili e si sfaldano con facilità; allo stato solido non conducono la corrente elettrica, non potendo gli ioni spostarsi dalla loro posizione, ma sono conduttori allo stato fuso o in soluzione. Sono solubili nei solventi polari, fra i quali il più noto è l’acqua.
SOLIDI COVALENTI
Nel reticolo cristallino sono posti atomi legati tra loro da legami covalenti; gli atomi hanno coppie di elettroni i comune con gli altri atomi che li circondano e formano un reticolo tridimensionale continuo. Le forze che interagiscono fra essi sono di tipo direzionale, molto intense e le loro proprietà dei solidi di questo tipo dipendono strettamente da tali caratteristiche dei legami. L’esempio più semplice di questa struttura è il diamante, i cui ogni atomo di carbonio ha in comune una coppia elettronica con quattro altri atomi di carbonio. Altro esempio è il quarzo. La grafite, pur essendo costituita come il diamante da carbonio puro, è solo in parte un solido covalente. Infatti i legami covalenti che ogni atomo di carbonio stabilisce con gli atomi di carbonio contigui giacciono in uno stesso piano, in modo da formare dei reticoli bidimensionali a maglie esagonali. I vari piani sono tenuti insieme da forze deboli di van der Waals. Ciò spiega la facilità della grafite a sfaldarsi.
I solidi covalenti hanno punto di fusione e durezza elevati e sono, in genere, cattivi conduttori di elettricità. Sono di regola insolubili sia nell’acqua che in altri solventi, data la impossibilità di stabilire legami di qualsiasi tipo con il solvente.
SOLIDI METALLICI
Solidi metallici
Il legame metallico, che tiene insieme il reticolo dei solidi metallici, è determinato dall’attrazione tra gli ioni positivi e gli elettroni de localizzati. Esso non è direzionale e i reticoli cristallini sono caratterizzati da un impacchettamento compatto di ioni: si verifica la struttura esagonale o cubica a faccia centrale o cubica a corpo centrato.
La proprietà tipica dei metalli di essere buoni conduttori di elettricità è legata al fatto che gli elettroni di valenza possono muoversi piuttosto liberamente in tutto il cristallo.
La non direzionalità dei legami spiega alcune proprietà dei metalli, quali la tenacia, la plasticità, la duttilità e la malleabilità. Altre proprietà hanno dei limiti di variabilità molti ampi: i metalli, infatti possono essere teneri o duri, avere un punto di fusione molto alto o molto basso, ecc.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche principali dei solidi molecolari?
- Come si comportano i solidi ionici rispetto alla conduzione elettrica?
- Qual è la struttura dei solidi covalenti e quali sono le loro proprietà?
- Cosa determina il legame metallico nei solidi metallici?
- Quali variabilità si possono osservare nei solidi metallici?
I solidi molecolari, come il ghiaccio e la naftalina, sono tenuti insieme da legami deboli e presentano un basso punto di fusione, con tendenza a sublimare. La loro solubilità dipende dalla capacità di stabilire legami con le molecole del solvente.
I solidi ionici, come il sodio, non conducono elettricità allo stato solido poiché gli ioni non possono muoversi, ma diventano conduttori quando sono fusi o in soluzione. Sono caratterizzati da alti punti di fusione e fragilità.
I solidi covalenti, come il diamante e il quarzo, presentano atomi legati da legami covalenti in un reticolo tridimensionale. Hanno elevati punti di fusione e durezza, ma sono cattivi conduttori di elettricità e generalmente insolubili.
Il legame metallico è causato dall'attrazione tra ioni positivi e elettroni de localizzati, creando un reticolo compatto. Questa non direzionalità conferisce ai metalli proprietà come la duttilità e la malleabilità.
I solidi metallici possono variare ampiamente in durezza e punto di fusione, potendo essere teneri o duri, e avere punti di fusione molto alti o molto bassi, a causa della loro struttura e legame non direzionale.
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