Dispense del corso di Elementi di Fisica della Materia - Skuola.net

108 CAPITOLO 6. STRUTTURA DELLA MATERIA
più elettroni da un atomo all’altro. Di conseguenza il legame nasce per
l’attrazione elettrostatica di ioni con cariche di segno opposto, in quanto
l’atomo che cede elettroni diventa uno ione positivo, mentre quello che
li acquista uno ione negativo. L’esempiò più famoso di solido ionico è
il comune sale da cucina, cloruro di sodio, in cui ogni atomo di sodio
cede un elettrone a quello di cloro.
È evidente che si tratti di sostanze
polari, e sono cattivi conduttori di elettricità e di calore siccome gli
elettroni sono legati agli atomi in configurazioni molto stabili.
• Legami covalenti. In questo tipo di legami non si ha cessione completa
di elettroni da un atomo all’altro, quanto una condivisione. Si
forma quindi un nuovo orbitale elettronico non intorno a un solo atomo,
ma tra due (o anche più) atomi. Questo orbitale viene detto di legame,
o molecolare. A seconda della struttura degli atomi componenti e persino
della configurazione geometrica, la probabilità di trovare, all’interno
del legame molecolare, l’elettrone può essere uniforme o maggiore intorno
a uno degli atomi del legame. Per questo motivo alcune sostanze
covalenti sono polari (come l’acqua), mentre altre no (il metano). Anche
in questo tipo di legami gli elettroni sono ben confinati negli orbitali
molecolari e sono in genere cattivi conduttori di elettricità e di calore,
seppur in grado minore rispetto ai solidi ionici.
• Solidi metallici. Essi sono un caso limite dei solidi covalenti. In
essi difatti si forma un orbitale di legame che coinvolge pressochè tutti
gli atomi del solido. Di conseguenza gli elettroni possono muoversi in
modo pressochè libero in tutto il solido e per questo essi sono ottimi
conduttori di elettricità e calore.
• Solidi molecolari. Sono composti da molecole polari tra le quali si
formano legami per effetto delle attrazioni elettrostatiche tra le stesse
molecole (forze di Van der Waals). Un esempio di solido molecolare è
il ghiaccio. Sono cattivi conduttori di elettricità e di calore.
6.2.2 Bande. Isolanti e conduttori
Abbiamo notato come, quando due atomi si avvicinano tra di loro per formare
un legame covalente, nasca un orbitale di legame, esteso sui due atomi. In
effetti si formano due orbitali di legame, di diversa energia, e quello di legame
sarà ovviamente in condizioni di equilibrio, quello avente minore energia. In
un metallo, dove un numero molto grande N di atomi forma un legame, avremo
quindi N possibili livelli di energia, separati da una distanza decrescente
con N. Nel caso di un metallo, con un numero N 10 23 di elettroni, i livelli