Concetti Chiave
- Le proprietà anisotrope si riferiscono a materiali che mostrano variazioni nelle caratteristiche fisiche a seconda della direzione, mentre le proprietà isotrope mantengono uniformità in tutte le direzioni.
- I solidi ionici, come il NaCl, non hanno un punto di fusione definito e si ammorbidiscono sopra una certa temperatura, mostrando elevata stabilità e alta temperatura di fusione.
- Le interazioni di Van der Waals sono tipiche di sostanze gassose o liquide che a basse temperature diventano solidi, presentando bassa energia e temperatura di fusione.
- Il diamante è un isolante estremamente duro con struttura reticolare ibridizzata sp3, mentre la grafite è un conduttore lungo il piano con legami delocalizzati e struttura ibridizzata sp2.
- La grafite è più stabile del diamante a causa della delocalizzazione degli elettroni, conferendole una maggiore stabilità energetica e rendendola più comune in natura.
Quali sono le proprietà anisotrope e isotrope?
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)
proprietà isotrope: stesse proprietà in tutte le direzioni
Proprietà dei solidi ionici
non esiste il punto di fusione (si rammollisce sopra una certa temperatura fino a fondersi)
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
Interazioni di Van der Waals
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
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
Stabilità della grafite
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
- Qual è la differenza tra proprietà anisotrope e isotrope nei solidi?
- Quali sono le caratteristiche principali dei solidi ionici?
- Perché la grafite è considerata più stabile rispetto ad altre forme di carbonio?
Le proprietà anisotrope si riferiscono a materiali che presentano diverse caratteristiche in direzioni diverse, mentre le proprietà isotrope indicano che un materiale ha le stesse proprietà in tutte le direzioni (come descritto nel testo).
I solidi ionici, come il NaCl, non hanno un punto di fusione definito, si rammolliscono a temperature elevate e non conducono elettricità se non allo stato fuso. Presentano un reticolo cubico a facce centrate e un elevato punto di fusione (come evidenziato nel testo).
La grafite è più stabile grazie alla delocalizzazione degli elettroni, che le conferisce una maggiore presenza in natura rispetto ad altre forme di carbonio, come il diamante (come indicato nel testo).
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