Legame idrogeno

Classificazione dei materiali solidi …
in base ai legami interatomici!
Metalli
Ceramici
Polimeri

(a) Legami atomici primari o forti
•legame ionico
•legame covalente
•legame metallico
(b) Legami atomici e molecolari secondari o deboli
•legame di Van der Waals
•legame idrogeno

Na
e -
(a) Legame ionico
Cl
catione Na + anione Cl -

Forza di legame anione-catione
F att= -
e = 1.60 x 10 -19 C
e 0 = 8.85 x 10 -12 C 2 /(N m 2 )
Z 1Z 2 e 2
4pe 0 a 2
F rep= -
nb
a (n+1)
F netta=F att + F rep

Forza di legame vs distanza interionica

Energia di legame interionico
E netta= +
E netta= E att + E rep
Z 1Z 2 e 2
4pe 0 a
+
b
a n

Energia di legame interionico

Energia di legame ionico (kJ/mole)

(b) Legame covalente

Energia di legame vs distanza interatomica

Molecole biatomiche

Composti a base carbonio

Metano (CH 4)

Diamante

Energia di legami covalenti semplici
(kJ/mole)

Energia di legami covalenti doppi e tripli
(kJ/mole)

Energia legame covalente vs ordine di legame

Solidi ionico-covalenti

(c) Legame metallico

Energia di legame vs distanza interatomica

Energia di legame (kJ/mole) e temperatura di fusione (°C)

Solidi metallico-covalenti

Legami secondari:
interazione dipolo-dipolo indotto in gas nobili
dipolo atomico fluttuante
+ -
- +
dipolo atomico indotto

2-8 kJ/mole

Legami secondari:
interazione dipolo-dipolo in molecole polari
H2O 1.84 debey
HCl 1.03 debey
NH3 1.46 debey

H 2O, HF, HCl,…
29 kJ/mole
Legame idrogeno

Struttura dei materiali
Solidi cristallini
trasposizione regolare e ripetitiva nello spazio di una
unità strutturale di base (cella elementare o cella unitaria);
monocristallini e policristallini

Solidi amorfi
disposizione disordinata degli atomi

Sistemi cristallini
Strutture cristalline sono suddivise in gruppi (sistemi cristallini) in
base alla geometria della cella unitaria, indipendentemente dalla
posizione degli atomi all'interno della cella.
I sistemi cristallini sono completamente descritti da
6 parametri reticolari: a, b, c, a, b, g

sistema di coordinate (x, y, z):
origine in un vertice della cella
assi coincidono gli spigoli della cella
solido cristallino cella unitaria

Le strutture cristalline sono raggruppabili in:
7 sistemi cristallini
e 14 reticoli di Bravais

7 sistemi cristallini
14 Reticoli di Bravais
cubico
tetragonale
romboedrico
esagonale
ortorombico
monoclino
triclino

(a) cubica a facce centrate (CFC)
Cu, Ni, Ag, Au, Fe g, ...
(b) cubica a corpo centrato (CCC)
Fe a, Cr, W, Mo...
Materiali metallici
(c) esagonale compatta (EC)
Zn, Cd, Co, Ti...

Cubica a facce centrate (CFC)
4 atomi per cella
12 numero di coordinazione
0.74 fattore di compattazione atomica

Cubica a facce centrate (CFC)

Esercizio 1
Calcolare il fattore di compattazione atomica (FCA) per la
cella elementare CFC, assumendo gli atomi sferici.
FCA = volume atomi per cella elementare CFC
volume della cella CFC
Esercizio 2
Il rame ha struttura CFC. Sapendo che il peso atomico è
63.54 g/mole ed il raggio atomico 0.1278 nm, calcolare la densità del
rame.

Cubica a corpo centrato (CCC)
2 numero di atomi per cella
8 numero di coordinazione
68 % fattore di compattazione atomica

Esercizio 3
Il Fe a 20 °C ha struttura CCC. Calcolare la costante reticolare a
della cella elementare del ferro, sapendo che il raggio atomico
del ferro è pari a 0.124 nm.
Esercizio 4
Calcolare il fattore di compattazione atomica (FCA) per la
cella elementare CCC, assumendo gli atomi sferici.
Esercizio 5
Il Mo ha struttura CCC, densità 10.2 g/cm 3 e peso atomico 95,94 g/mole.
Calcolare il raggio atomico ed il fattore di compattazione atomica (FCA)

Esagonale compatta (EC)
6 numero di atomi per cella
12 numero di coordinazione
0.74 fattore di compattazione atomica
1.633 valore teorico di c/a

EC CFC

CCC

Esercizio 6
Calcolare il volume della cella elementare esagonale compatta (EC)
dello Zn sapendo che a=0.2665 nm e c=0.4947 nm.

Materiali metallici

Polimorfismo o allotropia

Forme allotropiche del ferro