Chimica dello stato solido

Revisionato il 17/07/2026

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Appunti chiari con definizioni e alcuni esercizi su:cristallografia, ordine dei solidi (cristalli singoli e materiali policristallini, cristalli plastici, cristalli liquidi, parametro …

Esame Chimica dello stato solido

Facoltà Scienze matematiche fisiche e naturali

Dal corso del Prof. Agnoli Stefano

Università Università degli Studi di Padova

A.A. 2022-2023

83 pagine

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Materiale e progettazione

I materiali possono essere solidi, liquidi o gas condensati (liquidi, solidi colloidali) progettati e manipolati per ottenere uno scopo. L'obiettivo principale è la ricerca di relazione tra struttura e proprietà, sintesi di nuovi materiali, massimizzare le proprietà, caratterizzazione microscopica, macroscopica e funzionale ed elaborazione modelli. La sintesi intelligente è conosciuta come "rational design" e fa parte del materials engineering.

Chimica dello stato solido

La chimica dello stato solido si interessa della sintesi, struttura, proprietà e applicazioni dei materiali solidi. Il metodo principale include la composizione, struttura e reattività chimica. Cambiando la struttura chimica molecolare è possibile ottenere comportamenti chimici e proprietà diverse dai solidi che presentano una composizione più complessa ma anche una maggiore ricchezza delle proprietà. Alcuni materiali sono antimicrobicamente efficaci.

Esempi di materiali solidi

Non esiste un NO₂ tipo IO₂ solido mentre esiste una fase solida come CO₂, VO₂, (miscela solida).

Proprietà dei materiali solidi

Le proprietà dei materiali solidi includono:

Struttura cristallina e grado di natura chimica (tipo di legame e connettività);
Rapporto di siti puntuali e difetti locali ma anche estesi;
Tessitura cristallina del materiale che influenza proprietà meccaniche ed elettriche;
Esempio: il Silicio è un semiconduttore la cui natura della conducibilità cambia in funzione della temperatura. I raggi X sono utilizzati per determinare la struttura cristallina.

Isotopi e droganti

Esistono isotopi del Silicio. Ad esempio, il Silicene deve essere un cristallo singolo per separare tra spostamento di elettroni ed eliminazione di bordi di grano che scatteranno gli elettroni. I droganti sono utilizzati per variare le proprietà elettroniche.

Materiale condensato

Materiale solido, liquido o colloidale progettato e concepito per fini tecnologici. L'obiettivo è la ricerca di relazione tra struttura e proprietà. Sintesi di nuovi materiali e sintesi intelligente "rational design" nel mechanical engineering. Si cerca di massimizzare le proprietà attraverso caratterizzazione microscopica, macroscopica e funzionale ed elaborazione modelli.

Proprietà e reattività

La chimica dello stato solido si interessa della sintesi, struttura, proprietà e applicazioni dei materiali solidi. Moderna composizione, struttura e reattività chimica. Se si cambia la struttura è possibile ottenere molti materiali diversi con proprietà chimiche e fisiche diverse, anche a fronte di composizione diversa.

Proprietà dei solidi

Composizione, struttura e reattività analisi;
Ricerca delle proprietà, alcuni materiali sono antiteticamente definibili;
Es. esiste un solo monossido di CO₂, NO₂ e altri molecole, alcuni solvi miscibili.

Proprietà dei materiali solidi

Le proprietà dei materiali solidi dipendono da:

Strutture cristalline (grado di rottura chimica, tipo di legame e connettività);
Distribuzione dell'ottolo (superfici, difetti puntuali, difettivi focali, può essere estesa, energetica, topica);
Testiture cristallino del materiale (basi di gamma, lunghezza tipica 10 nm-100 μm);
Influenza proprietà meccaniche ed elettriche.

Esempi

Il Silicio si definisce semiconduttore. I fogli X sono usati per determinare la struttura cristallina. Esistono isotopi del Silicio, tra cui il Silicene. I semiconduttori tetracoordinati FCC aumentano con i metalli (diminuzione cond.). Devono essere con stato singolo per separare lo spostamento di elettroni. Eliminazione dei bordi di gamma che scaricheranno gli elettroni. Algoritmi per variare le proprietà elettroniche.

Cristallografia

La cristallografia comprende:

Reticolo matematico;
Motivo (base);
Cristallo;
Celle Primitive: La cella primitiva minima unità scelta in maniera arbitraria rispetto al motivo. I punti reticolo sono tutti e caratterizzati otticamente da un unico interno.
Reticolo di Bravais;
Simmetria Traslazione: Gruppi puntuali e simmetria dell'intorno di un punto.

Un gruppo ha 2 requisiti: esiste un elemento neutro e ogni elemento ha un inverso.

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