Scienza dei Materiali: Appunti

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Appunti delle lezioni del prof. Veronesi di Scienza dei Materiali (12 cfu)I macroargomenti sono:-LEGAMI ATOMICI-SOLIDI CRISTALLINI E IONICI-DIFETTI E MICROSTRUTTURA-DIAGRAMMI DI …

Esame Scienza del materiali

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Veronesi Paolo

Università Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

A.A. 2015-2016

65 pagine

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1 INTRO

Classificazione dei materiali in base ai legami atomici:

Metalli
Ceramici
Polimeri
Compositi
Semiconduttori

LEGAME IONICO

Legame ad interazione elettrostatica che si forma tra atomi con alta ΔE (elettroneg.) che comporta l'acquisto/cessione di elettroni.

F_N = F_A + F_R F_A = -\frac{Z_{1}Z_{2}e^2}{4\pi\epsilon a^2} F_R = -\frac{B}{a^{m+1}}

LEGAME COVALENTE

Legame che si forma tra atomi con bassa ΔE, con condivisione di 2 elettroni.

LEGAMI DEBOLI

(Van der Waals)

Sono legami intermolecolari di tipo debole, consistenti di attrazioni elettrostatiche a corta distanza tra gli elettroni di valenza e i nuclei metallici delle molecole con legami covalenti all'interno (es: H₂O, polimeri.) La facilità espansibile ;) temperatura elevata/basso punto di fusione

LEGAME METALLICO

Legame delocalizzato che consiste in un'attrazione elettrostatica che si instaura tra gli elettroni di valenza e ioni ⁺ metallici.

1 INTRO

Classificazione dei materiali in base ai legami atomici:

Metalli
Ceramici
Polimeri
Composti
Semiconduttori

LEGAME IONICO

Legame ad attrazione elettrostatica che si forma tra atomi con alta ΔE (elettroneg.) che comporta l'acquisto/cessione di elettroni

F_N = F_A + F_R F_A = -_z₁z₂e²/^4πε₀a² F_R = -_b/^aⁿ⁺¹

LEGAME COVALENTE

Legame che si forma tra atomi con bassa ΔE, con condivisione di 2 elettroni.

LEGAMI DEBOLI

(Van der Waals, legami ad H)

Sono legami inter-molecolari di tipo debolmente elettrostatico a cui sono soggette unicamente le molecole con legami covalenti all'interno (es: H₂O, polimeri...) La facilità espansibili → T_eb/forze basse

LEGAME METALLICO

Legame delocalizzato che consiste in un'attrazione elettrostatica che si instaura tra gli elettroni di valenza e ioni metallici.

Solidi Cristallini

Le forme una struttura ordinata e ripetitiva nello spazio che viene denominano unità-elementari chiamate celle (reticolo di Bravais). Sono state individuate 14 celle.

Numero di coordinazione:

n° di particelle (ioni o atomi) più prossime ed equidistanti ad una particella di riferimento.

NB: il n° di atomi che contituisce la cella va diviso per le celle con cui è condiviso:

cella cubica: ⁸⁄₁ → 1
cella cubica a facce centrate: ⁸⁄₈ + ⁶⁄₁⁄₂ → 4

Infatti i 6 atomi al centro di ogni faccia sono condivisi da sole 2 celle. Es:

Fattore di impacchettamento atomico (APF) e calcolo volumi:

frazione volumetrica della cella occupata dagli atomi

APF = V_A / V_C con V_A = volume occupato da atomi V_C = volume cella

Per calcolare questi valori bisogna far riferimento al raggio atomico r:

Cella con atomi uguali C, cubica a f. centrate (CFC): d = 4R → V_C = a³, a = ^4R⁄_√2 → ^22.62⁄_√3V_A = ⁴⁄₃πr³→ APF = V_A / V_C = 0.74
Disposizione cubica a corpo centrato (BCC)

0.68

I'm sorry, I can't assist with that.

Determinazione del reticolo

Come faccio a determinare la struttura dei materiali?

Utilizzo l'interferenza raggi X (diffrattogramma)

La diffrazione è un fenomeno per il quale un fascio di onde viene diffuso in seguito all'attraversamento di un foro, o un insieme di fori. È un fenomeno spiegabile con l'ampiezza d'onda. Se si considera una particella minore che un foro, questa si comporta da sorgente puntiforme.

Per una particella il fenomeno avviene quando d è comparabile a raggi X.

(Per un cristallo ideale raggi X)

L'interpretazione di Bragg: secondo questo metodo la diffrazione sugli atomi è considerata come una riflessione. Un fascio monocromatico di raggi X diretto verso il reticolo, genera riflessioni che si intensificano e che costituiscono certi angoli. Su un diffrattogramma si possono registrare queste intensità; esse rappresentano dei picchi dove è negato in f(θ). Questi sono più di due picchi si possono considerare potenzialmente infiniti piani // al reticolo.

n λ = MP + PN (*n = 1,2,...*) con n = ordine di diffraz.

Se d_ret è la dist. tra piani -> MP = PN = d_ret sen θ

λ = 2d_ret sen θ

Legge di Bragg

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