I SOLIDI

Nei solidi le particelle si organizzano in funzione delle forze intermolecolari presenti tra di loro (dipolo-dipolo, dipolo indotto - dipolo indotto, dipolo - dipolo indotto o legame idrogeno).

MA NON SEMPRE QUESTO AVVIENE

I solidi possono essere:

CRISTALLINI (100% ordine)CRISTALLINI (100% ordine)

AMORFI (ordine < 100%)AMORFI (ordine < 100%)

I CRISTALLI I CRISTALLI SONOSONO SOLIDISOLIDI

I SOLIDI POSSONO I SOLIDI POSSONO NON ESSERE NON ESSERE CRISTALLINI CRISTALLINI

SOLIDI CRISTALLINI

Le particelle sono impaccate seguendo un ordine ben preciso, la struttura è uniforme e regolare, qualsiasi parte di un solido cristallino prendiamo in esame vedremo sempre la stessa STRUTTURA ORDINATA.

Le forze intermolecolari, siano esse dovute a interazioni dipolo-dipolo, dipolo indotto - dipolo indotto, dipolo - dipoloindotto o legame idrogeno, contribuiscono a dare un ordine ben preciso alle molecole (CELLA ELEMENTARE).

Questo spiega qualitativamente perché i passaggi di stato avvengono a T costante: l’energia fornita viene interamente utilizzata per “rompere” l’ordine cristallino e siccome la disposizione relativa delle molecole è la stessa per tutte l’energia richiesta per separarle è la stessa per tutte e il processo avviene ad una ben determinata temperatura.

Quest’ordine determina la forma del macrocristallo. I2 (solido cristallino)

Pirite Tormalina Ametista

SOLIDI CRISTALLINI

Il RETICOLO CRISTALLINO può assumere diverse geometrie in funzione di come si “ordinano” le particelle.

Fluorite: CaFFluorite: CaF22sistema cubicosistema cubico

SOLIDI CRISTALLINI

Domanda: I SOLIDI MOLECOLARISOLIDI MOLECOLARI possono essere SOLIDI CRISTALLINI ?

Risposta: SI, se le molecole si dispongono secondo un ordine ben preciso allora ho un solido cristallino.Es: H2O è una specie molecolare, le molecole nello stato solido si orientano secondo le direzioni dettate dalle interazioni dipolo-dipolo e legame idrogeno se la struttura ordinata è estesa a tutto il solido che vado a considerare allora ho il cristallo

Se sbricioliamo un pezzo di ghiaccio (a T < 0°C) ed analizziamo al microscopio le briciole vedremo che queste presentano simmetrie riconducibili al cristallo

Domanda: I SOLIDI METALLICISOLIDI METALLICI possono essere SOLIDI CRISTALLINI ?

Risposta: SI, i solidi metallici presentano già la struttura ordinata in virtù del LEGAME METALLICO

Cella esagoanlecompatta (n.c. 12)

Cella cubica a facce centrate (n.c.12)

Cella cubica a corpo centrato (n.c. 8)

Cella esagoanlecompatta (n.c. 12)

Cella cubica a facce centrate (n.c.12)

Cella cubica a corpo centrato (n.c. 8)

H2Osistema esagonale

SOLIDI CRISTALLINIDomanda: I SOLIDI COVALENTISOLIDI COVALENTI possono essere SOLIDI CRISTALLINI ?

Risposta: SI, nel solido covalente i legami sono estesi a tutto il materiale, se la sequenza di legami segue un ordine ben preciso allora si ha un CRISTALLO

Grafite

SOLIDI CRISTALLINI

Domanda: I SOLIDI IONICISOLIDI IONICI possono essere SOLIDI CRISTALLINI ?

Risposta: SI, i solidi ionici per definizione sono formati dall’impaccamento regolare di ioni positivi e ioni negativi, quindi i solidi ionici sono CRISTALLINI.

SOLIDI AMORFILe molecole NON SEGUONO un ordine d’impaccamento ben preciso, NON ESISTE LA CELLA ELEMENTARE.

Generalmente sono particelle (molecole) di grosse dimensioni che danno solidi amorfi perché non riescono a disporsi nello spazio con un ordine ben preciso.

Non essendoci una struttura regolare i solidi amorfi non hanno temperature di fusione nette come i solidi cristallini ma presentano una temperatura alla quale cominciano a “RAMMOLLIRE”, Questa viene detta TTgg:: TEMPERATURA TEMPERATURA DIDI TRANSIZIONE VETROSATRANSIZIONE VETROSA.

SiO2 AMORFA: non c’è un ordine ben preciso

SiO2 CRISTALLINA: c’èun ordine ben preciso

I solidi molecolari POSSONO ESSERE I solidi molecolari POSSONO ESSERE CRISTALLINI O AMORFICRISTALLINI O AMORFI

Quarzo

SOLIDI AMORFIMATERIE PLASTICHE: sono costituite da polimeri organici. I polimeri sono macromolecole ottenute in porcessi a catena durante i quali i monomeri (le unità base) reagiscono in sequenza a dare macromolecole anche dette POLIMERI.

Es. PVC: è un acronimo che sta per PoliVinilCloruro. Il cloruro di vinile (monomero) reagisce per via radicalica a dare il PVC.

Es. polibutadiene: è il principale costituente delle GOMME, utilizzatissimo nella fabbricazione dei pneumatici.

C CH

H H

Cl* C C *

H Cl

H H n

n

Le macromolecole nel solido non seguono un ordine ben preciso, quindi, in funzione di come avviene il porcesso di produzione, è possibile ottenere strutture intrinsecamente più o meno ordinate, dotate di caratteristiche diverse, ma comunque MAI cristalline.

LE MATERIE PLASTICHE NON HANNO PUNTI DI FUSIONE NETTI, MA TTGG

ROTTURA NEI SOLIDIQuando io cerco di “rompere” un solido, la linea di rottura dipende da come sono organizzate le particelle al suo interno, quindi ci saranno differenze nella rottura tra i SOLIDI AMORFI ed i SOLIDI CRISTALLINI.

Saccarosiolo zucchero da cucina

IL VETRO

Il VETRO VIENE GENERALMENTE CONSIDERATO UN FLUIDO MOLTO VISCOSO nel quale i legami intermolecolari e gli attriti interni ne impediscono il collasso. Viene prodotto dal rapido raffreddamento di materiale siliceo (SiO2) allo stato fuso.

Il vetro comune è costituito quasi esclusivamente da silice pura. La silice ha un punto di fusione di circa 2000°C per questo durante la produzione del vetro vengono spesso aggiunte altre sostanze, quali il carbonato di sodio e potassio (Na2CO3, K2CO3), per abbassare questa temperatura intorno ai 1000°C. Poiché la presenza di soda rende il vetro solubile in acqua (NON UTILE A FINI PRATICI), viene aggiunta anche calce (ossido di calcio, CaO) per ripristinare l'insolubilità.

Silice amorfa (SiO2) VETRO (silicato)

TIPOLOGIE DI VETRI

QUARZO FUSO: (vetro di silice) è una sostanza vitrea ideale per caratteristiche chimiche e fisiche, ma di produzione costosa per le difficoltà della sua fusione ad altissima temperatura (oltre 1700°C).

Lo specchio da 5mt del telescopio di Mt Palomar èfatto di quarzo fuso.

SILICATO SODICO (vetro solubile): è un prodotto trasparente, facilmente solubile nell'acqua, che trova larga applicazione in molte industrie. La maggior quantità viene utilizzata come detersivo per lavastoviglie ma trova impiego, con opportuni impasti, anche nella produzione di pietre d'arte artificiali; serve per indurimento di cementi, marmi, pietre arenarie, per la preparazione di intonaci e colori murali, per colori da stamperie; come mezzo sbiancante nelle lavanderie di lana, nella fabbricazione di adesivi, di smalti, di fiammiferi ecc.

ES: vengono utilizzati come leganti rinforzanti nella fabbricazione di tubi di cartone: l’acqua viene dapprima assorbita cartone e poi evapora i silicati diventano dapprima appiccicosi e alla fine si seccano formando una legatura forte e vetrosa.

TIPOLOGIE DI VETRI

SILICO-SODICO-CALCICO (vetro comune): Appartiene la piùvasta produzione vetraria come le lastre per edilizia, arredamento e auto, le bottiglie, il vetro da tavola, ecc. commercialmente viene distinto in base al colore in bianco (perfettamente decolorato), mezzo bianco, colorato (verde, ambra...).

L'ossido di calcio, che nella miscela vetrificabile non supera, in peso, il 12-13%, viene, in parte, sostituito da altri ossidi bivalenti quando si vuole ottenere vetro con particolari proprietà chimico-fisiche.

L'ossido di magnesio (MgO), oltre a migliorare la fusibilità e la lavorabilità del vetro, riduce la tendenza alla denitrificazione.

L'ossido di bario (BaO) migliora la lavorabilità, impartisce brillantezza e influisce sulle caratteristiche dielettriche e diresistenza elettrica del vetro.

L'ossido di zinco (ZnO) riduce il coefficiente di dilatazione e migliora la resistenza chimica dei vetri. Un suo impiego consistente è previsto nelle composizioni dei vetri opale e in quelle dei vetri colorati al solfo-seleniuro di cadmio in cui èdeterminante per lo sviluppo del colore rosso.

Infine l'allumina (Al2O3), introdotta nel vetro al posto della silice, agisce sulla viscosità, sul coefficiente di dilatazione, sulla resistenza meccanica e chimica del vetro.

TIPOLOGIE DI VETRI

BOROSILICATI: Sono vetri di elevata resistenza chimica (per questo detti neutri) e di composizione molto varia: contengono, in genere quantitàrelativamente elevate di allumina (Al2O3) e anidride borica (B2O3). Questi tipi di vetro vengono usati per la fabbricazione di contenitori per medicinali (flaconi e fiale ), per apparecchiature da laboratorio chimico, per inertizzare le scorie radioattive, ecc. Per le loro proprietà (modesta dilatazione termica) sono resistenti al calore e trovano numerosi impieghi per manufatti da forno (vetro Pyrex) o per particolari applicazioni.

VETRI AL PIOMBO: Con questo termine si indicano i vetri trasparenti che per la loro elevata qualità imitano il cristallo di rocca naturale. A questo gruppo appartengono vetri particolarmente puri con quantitàdi ossido di piombo superiori al 24%. Esigono materie prime di grande purezza e sono caratterizzati da una grande lucentezza (elevato indice di rifrazione). Sono usati nel settore artistico, da tavola e nella realizzazione di schermature per proteggere da radiazioni ionizzanti. La necessità di sostituire l'ossido di piombo per motivi ecologici, ha portato allo sviluppo negli ultimi anni di vetri con proprietà ottiche analoghe, contenenti potassio, bario, zinco e zirconio. Il termine cristallo è riferito anche a vetri silico-sodico-calcici (cristallo veneziano, inventato nel XV secolo) e potassico-calcici (cristallo di Boemia).

TIPOLOGIE DI VETRIVETRI OTTICI: Fra tutti i vetri è il più pregiato; la sua composizione è molto varia e questo per conseguire i molteplici rapporti tra rifrazione e dispersione necessarie. Alcuni tipi di vetro per ottica sono: il flint (vetro piombico con anidride borica e ossido di bario), il crown (vetro calcico con anidride borica, ossido di bario, di zinco e fosfati) ed i borosilicati con elevato tenore di boro. Spesso sono presenti metalli pesanti, tipico il lantanio.

ALTRI ESEMPI DI SOLIDI COVALENTI

CARBORUNDUM CARBORUNDUM –– SiCSiC –– Carburo di silicioCarburo di silicio

nero = Cgrigio = Sicgrigio = Sic

SilicioSilicio

GaAsGaAs

Arseniuro di Arseniuro di galliogallio

LED IR

ALTRI ESEMPI DI SOLIDI COVALENTI

CORINDONE CORINDONE –– AlAl22OO33 –– AlluminaAllumina

NB: L’allumina è classificata come solido covalente, tuttavia probabilmente sarebbe piùappropriato considerarla un SOLIDO IONICO SOLIDO IONICO (metallo + non-metallo), tant’è vero che dall’elettrolisi di allumina fusa è possibile ottenere alluminio puro

Zaffiro

Rubino

Smeraldo

rosso = Orosso = Orosa = Alrosa = Al