Concetti Chiave
- I cristalli presentano una disposizione ordinata di atomi che si riflette nella forma macroscopica e hanno proprietà anisotrope a causa della sequenza diversa nel reticolo.
- Esistono 7 sistemi cristallini e 14 reticoli possibili, tra cui cubica primitiva, cubica a corpo centrato (bcc) e cubica a facce centrate (fcc).
- I vetri hanno proprietà isotrope e non possiedono un punto di fusione definito, rammollendosi sopra una certa temperatura.
- I solidi ionici, come NaCl, sono non conduttori a temperatura ambiente, con elevate temperature di fusione e interazioni elettrostatiche predominanti.
- I solidi covalenti, come il diamante e la grafite, presentano legami covalenti e la grafite è più stabile grazie alla delocalizzazione degli elettroni.
Stato solido
Cristalli
Proprietà anisotrope: le particelle si succedono nel reticolo con diversa sequenza nelle diverse direzioni
Punto di fusione
Disposizione ordinata di atomi, molecole o ioni che si riflette nella forma macroscopica del cristallo
Unità minima ripetuta: cella elementare, che possiede la simmetria di tutto il cristallo.
7 sistemi cristallini, 14 possibili reticoli
1)cubica primitiva: atomi al vertice di un cubo, ogni atomo condiviso da 8 celle
2)cubica a corpo centrato (bcc): atomi ai vertici di un cubo e uno al centro (completamente appartenente ad una cella)
3)cubica a facce centrate (fcc): atomi ai vertici di un cubo (condivisi da 8 celle) e atomi ai centri delle facce (condivisi da 2 celle)
Vetri
proprietà isotrope: stesse proprietà in tutte le direzioni
non esiste il punto di fusione (si rammollisce sopra una certa temperatura fino a fondersi)
Solidi ionici
interazione elettrostatica
no conduttori (solo allo stato fuso)
elevata U
elevata T di fusione
es. NaCl
reticolo cubico a facce centrate
rapporto anione\catione nella cella elementare è uguale a quello nel cristallo e nella stechiometria della formula
Solidi molecolari
interazioni di VdW
solitamente sostanze gassose o liquide a temperatura ambiente, a temperature basse diventano solidi molecolari
bassa U
T di fusione molto bassa
No conduttori
Impaccamento compatto di molecole non sferiche
Es: I2
Solidi covalenti
Legami covalenti
Es: carbonio nelle sue due forme allotropiche:
Diamante:
-Reticolo di atomi C con ibridazione sp3
-isolante
-Durissimo (per scalfirlo devo rompere i legami covalenti)
Grafite:
-Piani di atomi C ibridizzato sp2
-Gli orbitali p non ibridizzati danno legami estesi delocalizzati
-Conduttore lungo il piano
-Isolante lungo la direzione normale ad esso
-Strati tenuti insieme da VdW
Quale dei due è più stabile?
Grafite! Per la delocalizzazione degli elettroni. Infatti la grafite si trova di più in natura.
Altri esempi di solidi covalenti: SiO2 (silice cristallina e vetrosa)
Metalli
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali differenze tra cristalli e vetri?
- Quali sono le caratteristiche dei solidi ionici?
- Perché la grafite è più stabile del diamante?
I cristalli hanno proprietà anisotrope e una disposizione ordinata di atomi, mentre i vetri hanno proprietà isotrope e non possiedono un punto di fusione definito.
I solidi ionici presentano interazioni elettrostatiche, non sono conduttori allo stato solido, hanno un'elevata energia reticolare e un'elevata temperatura di fusione, come nel caso del NaCl.
La grafite è più stabile del diamante a causa della delocalizzazione degli elettroni, che la rende più comune in natura.
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