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Stato solido: il modello

Nello stato solido le particelle si distribuiscono in strutture tridimensionali altamente ordinate tali da riempire lo spazio. Le particelle sono tra loro rigidamente legate in posizioni definite (dette posizioni di equilibrio). L’energia cinetica è nulla, e vi sono solamente piccole vibrazioni attorno alle posizioni di equilibrio. Ogni struttura cristallina corrisponde a un minimo dell’energia potenziale.
Non tutte le sostanze cristallizzano nello stesso modo, esistono diverse tipologie di solidi:
- Solidi cristallini, se la materia è ordinata, distribuita nello spazio in modo regolare, ripetitivo e sequenziale (unità ripetute nello spazio). Un solido cristallino è il ghiaccio. Questo porta a proprietà specifiche, come:
o Ordine a breve e lungo raggio;
o Punto di fusione netto;
- Solidi amorfi, i quali mostrano ordine solamente a breve raggio e non possiedono un punto di fusione netto. Possono essere considerati come liquidi a viscosità infinita. Un solido amorfo è il vetro, SiO2. Il punto di fusione non è netto.

Un cristallo è generato dalla ripetizione tridimensionale regolare di un’unità fondamentale detta cella elementare. La cella elementare è quindi l’unità costitutiva del cristallo, ed è un parallelepipedo che si ripete lungo gli assi cartesiani x, y, z. la geometria della cella elementare è definita dal valore dei tre lati (a, b, c) e dei tre angoli che essi formano (α, β, γ). Ogni vertice della cella è detta nodo, e possiede lo stesso intorno. Sono possibili sette diversi tipi di parallelepipedo.
La cella elementare possiede le proprietà di simmetria che si ritrovano anche nel cristallo, e l’insieme dei nodi delle celle elementari nel cristallo definisce il reticolo cristallino.

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