Concetti Chiave
- I solidi reali possono presentare difetti di punto, linea, superficie e volume, causati da fattori chimici o fisici.
- I difetti puntiformi fisici nei solidi includono vacanze atomiche e impurezze auto interstiziali, seppur rari nei solidi ionici.
- Le impurezze chimiche nei solidi possono essere sostituzionali, dove atomi ospitanti vengono sostituiti, o interstiziali, riempiendo spazi tra atomi.
- Nei solidi metallici, impurezze sostituzionali richiedono somiglianze in raggi atomici, elettronegatività, valenza e struttura cristallina per formare leghe.
- Difetti di superficie nei metalli, come il bordo di grano, facilitano la corrosione e influenzano la conducibilità termica ed elettrica.
Indice
Solidi reali
Un solido, per cause chimiche o fisiche, può allontanarsi dalla sua idealità e presentare dei difetti, i quali possono essere: di punto, ovvero riguardano singole posizioni reticolari; di linea ovvero riferiti a filari; di superficie, ovvero riguardando delle superfici che si corrugano; di volume, ovvero che riguardano il solido nella sua interezza. Un'altra importante divisione riguarda gli effetti per cause fisiche oppure chimiche.
Difetti puntiformi per cause fisiche
Le vacanze sono dei siti atomici vacanti oppure delle impurezze auto interstiziali, in cui atomi si posizionano in siti normalmente vuoti, causando distorsioni del reticolo. Nei solidi ionici non sono molto comuni perché la rimozione di uno ione è impedita dalla presenza di cariche di segno opposto, ma può capitare quando uno ione è presente in due diversi stati di ossidazione.
Difetti puntiformi per cause chimiche
I principali difetti puntiformi per cause chimiche sono delle impurezze sostituzionali, quando gli atomi ospitanti vengono sostituiti, e interstiziali, ovvero quando le impurezze riempiono gli interstizi tra atomi ospitanti.
Impurezze nei solidi metallici
Quando in un metallo c'è una impurezza sostituzionale, devono essere rispettate le seguenti regole: raggi atomici e valori di elettronegatività simili, stesse valenza e struttura cristallina. Quando il soluto è immerso nel solido a tal punto da modificarne le proprietà, si ottengono le leghe metalliche sostituzionali. Le impurezze interstiziali invece seguono una regola empirica secondo cui il rapporto tra i raggi della particella ospitata e ospitante non deve superare 0,6, per non causare distorsioni. Se il soluto modifica le proprietà del solido in cui è immerso si parla di leghe metalliche interstiziali.
Impurezze nei solidi ionici
Il fenomeno di impurezze sostituzionali nei solidi ionici è detto vicarianza, e rispetta le stesse condizioni che avvengono nei metalli. Il drogaggio è l'operazione con la quale si introduce intenzionalmente uno o più cationi estranei nel reticolo Ionico. Si parla in questo caso di soluzioni solide e sostituzionali.
Difetti di linea
I difetti di linea sono dei difetti che riguardano un filare. Nelle dislocazioni a spigolo accade che uno strato supplementare di particelle si inserisce tra due strati, aumentando l'energia interna del sistema e causando una comprensione dove è presente il semipiano e una trazione nelle zone limitrofe.
Difetti di superficie
Il bordo di grano è un difetto di superficie che riguarda soprattutto i metalli, i quali sono degli aggregati di cristalli elementari detti grani, separati da un bordo. La corrosione è particolarmente facilitata in queste zone dove diminuiscono la conducibilità termica ed elettrica. I metalli sono duttili e si deformano drasticamente a causa dello scorrimento delle dislocazioni all'interno del reticolo.Domande da interrogazione
- Quali sono i principali tipi di difetti nei solidi reali?
- Come si manifestano i difetti puntiformi nei solidi ionici?
- Quali sono le condizioni per le impurezze sostituzionali nei solidi metallici?
- Cosa si intende per difetti di superficie nei metalli?
I solidi reali possono presentare difetti di punto, di linea, di superficie e di volume, causati da fattori chimici o fisici.
Nei solidi ionici, i difetti puntiformi possono verificarsi quando uno ione è presente in due stati di ossidazione diversi, nonostante la rimozione di uno ione sia generalmente impedita dalla presenza di cariche opposte.
Le impurezze sostituzionali nei solidi metallici richiedono che i raggi atomici, i valori di elettronegatività, la valenza e la struttura cristallina siano simili tra l'atomo ospitante e l'impurezza.
Nei metalli, i difetti di superficie includono il bordo di grano, che è un'area di separazione tra grani cristallini, dove la corrosione è facilitata e la conducibilità termica ed elettrica diminuisce.
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