Legame idrogeno
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Classificazione dei materiali solidi …<br />
in base ai legami interatomici!<br />
Metalli<br />
Ceramici<br />
Polimeri
(a) Legami atomici primari o forti<br />
•legame ionico<br />
•legame covalente<br />
•legame metallico<br />
(b) Legami atomici e molecolari secondari o deboli<br />
•legame di Van der Waals<br />
•legame <strong>idrogeno</strong>
Na<br />
e -<br />
(a) <strong>Legame</strong> ionico<br />
Cl<br />
catione Na + anione Cl -
Forza di legame anione-catione<br />
F att= -<br />
e = 1.60 x 10 -19 C<br />
e 0 = 8.85 x 10 -12 C 2 /(N m 2 )<br />
Z 1Z 2 e 2<br />
4pe 0 a 2<br />
F rep= -<br />
nb<br />
a (n+1)<br />
F netta=F att + F rep
Forza di legame vs distanza interionica
Energia di legame interionico<br />
E netta= +<br />
E netta= E att + E rep<br />
Z 1Z 2 e 2<br />
4pe 0 a<br />
+<br />
b<br />
a n
Energia di legame interionico
Energia di legame ionico (kJ/mole)
(b) <strong>Legame</strong> covalente
Energia di legame vs distanza interatomica
Molecole biatomiche
Composti a base carbonio
Metano (CH 4)
Diamante
Energia di legami covalenti semplici<br />
(kJ/mole)
Energia di legami covalenti doppi e tripli<br />
(kJ/mole)
Energia legame covalente vs ordine di legame
Solidi ionico-covalenti
(c) <strong>Legame</strong> metallico
Energia di legame vs distanza interatomica
Energia di legame (kJ/mole) e temperatura di fusione (°C)
Solidi metallico-covalenti
Legami secondari:<br />
interazione dipolo-dipolo indotto in gas nobili<br />
dipolo atomico fluttuante<br />
+ -<br />
- +<br />
dipolo atomico indotto
2-8 kJ/mole
Legami secondari:<br />
interazione dipolo-dipolo in molecole polari<br />
H2O 1.84 debey<br />
HCl 1.03 debey<br />
NH3 1.46 debey
H 2O, HF, HCl,…<br />
29 kJ/mole<br />
<strong>Legame</strong> <strong>idrogeno</strong>
Struttura dei materiali<br />
Solidi cristallini<br />
trasposizione regolare e ripetitiva nello spazio di una<br />
unità strutturale di base (cella elementare o cella unitaria);<br />
monocristallini e policristallini
Solidi amorfi<br />
disposizione disordinata degli atomi
Sistemi cristallini<br />
Strutture cristalline sono suddivise in gruppi (sistemi cristallini) in<br />
base alla geometria della cella unitaria, indipendentemente dalla<br />
posizione degli atomi all'interno della cella.<br />
I sistemi cristallini sono completamente descritti da<br />
6 parametri reticolari: a, b, c, a, b, g
sistema di coordinate (x, y, z):<br />
origine in un vertice della cella<br />
assi coincidono gli spigoli della cella<br />
solido cristallino cella unitaria
Le strutture cristalline sono raggruppabili in:<br />
7 sistemi cristallini<br />
e 14 reticoli di Bravais
7 sistemi cristallini<br />
14 Reticoli di Bravais<br />
cubico<br />
tetragonale<br />
romboedrico<br />
esagonale<br />
ortorombico<br />
monoclino<br />
triclino
(a) cubica a facce centrate (CFC)<br />
Cu, Ni, Ag, Au, Fe g, ...<br />
(b) cubica a corpo centrato (CCC)<br />
Fe a, Cr, W, Mo...<br />
Materiali metallici<br />
(c) esagonale compatta (EC)<br />
Zn, Cd, Co, Ti...
Cubica a facce centrate (CFC)<br />
4 atomi per cella<br />
12 numero di coordinazione<br />
0.74 fattore di compattazione atomica
Cubica a facce centrate (CFC)
Esercizio 1<br />
Calcolare il fattore di compattazione atomica (FCA) per la<br />
cella elementare CFC, assumendo gli atomi sferici.<br />
FCA = volume atomi per cella elementare CFC<br />
volume della cella CFC<br />
Esercizio 2<br />
Il rame ha struttura CFC. Sapendo che il peso atomico è<br />
63.54 g/mole ed il raggio atomico 0.1278 nm, calcolare la densità del<br />
rame.
Cubica a corpo centrato (CCC)<br />
2 numero di atomi per cella<br />
8 numero di coordinazione<br />
68 % fattore di compattazione atomica
Esercizio 3<br />
Il Fe a 20 °C ha struttura CCC. Calcolare la costante reticolare a<br />
della cella elementare del ferro, sapendo che il raggio atomico<br />
del ferro è pari a 0.124 nm.<br />
Esercizio 4<br />
Calcolare il fattore di compattazione atomica (FCA) per la<br />
cella elementare CCC, assumendo gli atomi sferici.<br />
Esercizio 5<br />
Il Mo ha struttura CCC, densità 10.2 g/cm 3 e peso atomico 95,94 g/mole.<br />
Calcolare il raggio atomico ed il fattore di compattazione atomica (FCA)
Esagonale compatta (EC)<br />
6 numero di atomi per cella<br />
12 numero di coordinazione<br />
0.74 fattore di compattazione atomica<br />
1.633 valore teorico di c/a
EC CFC
CCC
Esercizio 6<br />
Calcolare il volume della cella elementare esagonale compatta (EC)<br />
dello Zn sapendo che a=0.2665 nm e c=0.4947 nm.
Materiali metallici
Polimorfismo o allotropia
Forme allotropiche del ferro