Il reticolo cristallino e la cella elementare

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1 Il reticolo cristallino e la cella elementare

2 Nei solidi gli atomi o molecole che li compongono solo vibrano, cioè oscillano intorno a un punto di equilibrio. SOLIDI AMORFI : con forme mal definite xchè privi di un vasto ordine delle loro particelle a livello molecolare CRISTALLINI : con forme ben definite xchè le loro particelle sono in una disposizione ordinata SOLIDI MACROMOLECOLARI possono essere cristallini, semicristallini o amorfi O POLIMERICI SOLIDI CRISTALLINI Atomici (gas nobili) Molecolari (come il ghiaccio e molti altri) Ionici Metallici duri e fragili da teneri a duri ma non fragili Reticolari o Network (Covalenti) molto duri, infatti con T di fusione molto alte (SiO 2 = quarzo, C = diamante) La SUPERCONDUZIONE è la conduzione senza dissipazione di E, dovuta all urto degli e- quando gli atomi vibrano attorno alle loro posizioni reticolari. Per ridurre al min. le vibrazioni bisogna raffreddare il conduttore a T molto basse.

3 Un elemento allo stato elementare può avere diverse FORME ALLOTROPICHE (L'allotropia si riferisce specificamente alla struttura del legame chimico esistente fra atomi dello stesso tipo) X es. O O 2 e O 3 Nel caso del C alcuni allotropi hanno forme solide diverse: S. Amorfo 60 C

4 DIAGRAMMA DI FASE DEL C C ibridato sp 2 C ibridato sp 3 Impurezze tra gli strati che scivolano l uno sull altro

5 Diossido di silicio cristallino e amorfo Fusione a una T Fusione completa in un intervallo di T

6 Il legame Si-O è molto forte e responsabile della stabilità chimica e fisica della superficie solida della Terra. I silicati sono i + importanti minerali del pianeta, infatti l O è l elemento + abbondante sulla terra e il Si il 2. SiO 2 esiste in molte forme amorfe (vetrose) e cristalline, di cui il quarzo è la + comune. E usato per la produzione del vetro. Strutture degli anioni silicato in alcuni minerali L unità costitutiva dei silicati è il gruppo tetraedrico ortosilicato: -SiO4-. Costituiscono la sabbia, l argilla e pietre + dure come l ametista xes. Formano quindi polveri o fibre, non reattive e insolubili in acqua. La silicosi è una malattia dovuta al deposito di queste fibre nei polmoni, per es. fibre di amianto o polveri di silicati nelle fabbricazione di ceramiche. Oppure formano strati o doppi strati o da ultimo impalcature di vario tipo, come nel quarzo.

7 =asbesto L argilla è un alluminosilicato

8 I siliconi sono invece polimeri sintetici in cui oltre all O legato al Si vi sono anche 2 gruppi organici come metili xes. CH3 ----O-Si---CH3 unità costitutiva della catena di poli(dimetil silossano) E hanno proprietà sia delle materie plastiche sia dei minerali. I gruppi organici conferiscono la flessibilità e le deboli forze intermolecolari tra le catene mentre lo scheletro O-Si-O conferisce la stabilità termica e l ininfiammabilità di un minerale.

9 I materiali ceramici sono solidi non metallici, non polimerici, che vengono induriti dal riscaldamento alle alte T. I ceramici a base argillosa (l argilla è principalmente alluminosilicato) sono microcristalli di silicati in un mezzo cementante vetroso. Durante il riscaldamento la struttura si riorganizza formando un reticolo esteso di tetraedri di atomi di O con al centro Si e Al. Sono materiali caratterizzati da elevata durezza e resistenza al calore e agli agenti chimici.

10 Un cristallo perfetto si forma in tempi lunghi. Se si formano + rapidamente si creano difetti cristallini. La formazione di leghe metalliche introduce difetti ma anche nuove proprietà come una maggior durezza, ciò è dovuto al fatto che un secondo metallo può fornire elettroni di valenza addizionali x il legame metallico. Il Si puro è cattivo conduttore a T ambiente. Si può aumentare la sua conduttività mediante il DROGAGGIO (= aggiunta di piccole quantità di altri elementi x aumentare o diminuire il n di e- di valenza nelle bande)

11 La giunzione p-n Il transistore n-p-n è costituito dall interposizione di un semiconduttore di tipo p tra 2 semiconduttori di tipo n. Un chip (microprocessore) può contenere in un piccolissimo spazio milioni di giunzioni p-n sotto forma di transistori, permettendo una grande amplificazione del segnale.

12 CRISTALLI LIQUIDI : fluiscono come i liquidi ma come i solidi cristallini sono impaccati in un alto grado di ordine. Strutture di due tipiche molecole liquido-cristalline

13 I tre tipi comuni di fasi liquido-cristalline Fase nematica Fase colesterica Fase smettica Cambiamento di fase indotto da cambiamenti di T (fase termotropica) oppure di concentrazione (fase liotropica) o dalla corrente.