non hanno quindi superficie di separazione occupano tutto il volume del recipiente
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Le particelle che costituiscono un sistema gassoso possiedono energia cinetica maggiore dell’energia di interazione e quindi tendono ad occupare tutto lo spazio a loro disposizione. Non hanno quindi superficie di separazione occupano tutto il volume del recipiente. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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LO STATO SOLIDO:
nel linguaggio scientifico
Sinonimo di stato cristallino
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Stato cristallino: disposizione ordinata delle unità costitutive (atomi,molecole, ioni) che si
ripetono periodicamente nello spazio, quindi è possibile individuare sempre un
“motivo” che si ripete con regolarità lungo qualsiasi direzione
Tale regolarità ha conseguenze geometriche anche su scala macroscopica, determinando
la forma dei cristalli
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Principio del massimo impacchettameno
è alla base della disposizione di atomi, molecole o ioni
in un sistema solido:
Le particelle tendono a disporsi nel modo più compatto possibile, cioè in
modo da ridurre gli spazi vuoti, per il principio di minima energia.
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Principio del massimo impacchettameno:
Infatti ogni particella tende ad interagire con forze di attrazione col
maggior numero possibile di altre particelle. Maggiore è il numero di particelle che ne circondano una,
maggiore è il numero di interazioni attrattive cui esse danno luogo , e
quindi minore è l’energia del sistema
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Mah….
Al principio di massimo impacchettamento si oppone.
• La direzionalità delle interazioni fra le particelle costituenti
• La forma non sferica delle particelle• Le diverse dimensioni degli ioni
positivi e negativi nei composti ionici
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Strutture a massimo impacchettamento
Sfere in un piano a massimo impacchettamento:
Sfere in un piano NON a massimo impacchettamento:
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Strutture a massimo impacchettamento
Aggiungiamo sfere sul piano di sfere precedente per avere un massimo impacchettamento:
1. Metto uno strato di sfere nelle cavità del primo strato di modo che ogni sfera del primo strato è in contatto con altre tre sfere
2. Metto altro strato di sfere in corrispondenza delle cavità sotto il primo e ci sono due modi possibili:
• Il centro delle sfere corrisponde al centro di una sfera dello strato piu’ superiore che ho messo• Il centro delle sfere corrisponde a una cavità dello strato piu’ superiore che ho messo
Massimo impacchettamento si ha quando ogni sfera è a contatto con altre 12 sfere
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Strutture a massimo impacchettamento
Primo strato di sfere:
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Strutture a massimo impacchettamento
Secondo strato di sfere:
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Strutture a massimo impacchettamento
Esagonale compatto Cubico compatto oABAABA Cubico a facce centrate
ABCABC
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Strutture NON a massimo impacchettamento
Cubico semplice o primitiva
Cubico a corpo centrato
Numero di coordinazione 8Numero di coordinazione 6
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Cavità nelle strutture a massimo impacchettamento
Il numero delle cavità ottaedriche è uguale al numero delle sfereIl numero delle cavità tetraedriche è il doppioUn reticolo a massimo impacchettamento puo’ quindi essere visto come fatto dalla compenetrazione di 3 reticoli: quello delle sfere, quello delle cavità tetraedriche e quello delle cavità ottaedriche.
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Strutture nei composti ionici
Di solito l’anione è più grande del catione e spesso la struttura di massimo impacchettamento è quindi determinata dall’impacchettamento degli anioni, mentre i cationi occupano le cavità tetraedriche o ottaedriche in modo ordinato, cioè: occupano tutte le cavità su un piano oppure le lasciano tutte vuote.
Il tipo di cavità occupate dipende dalle dimensioni relative dei cationi e anioni
Il numero di strati occupati dipende dal rapporto stechiometrico anioni/cationi nella formula del composto
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Strutture nei composti ionici
Struttura cubica a facce centrate degli ioni cloruro (anche per Na+ ma non è massimo impacchettamento perché non si toccano). Quindi ciascun Cl- è a contatto con 12 Cl- in una cubica a facce centrate.Gli ioni sodio occupano tutte le cavità ottaedriche.Numero di coordinazione 6 per entrambi Cl- e Na+, in quanto ciascuno circondato da 6 Na+ e 6 Cl-, rispettivamente.
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Strutture di sostanze molecolari
1. Costituite da molecole discrete: SOLIDI MOLECOLARI. Es. I2, O2, CH4, gas nobili, H2O
2. Solido in cui gli atomi sono legati tra loro con legami covalenti: SOLIDI CON STRUTURA COVALENTE POLIMERA. Es. C (grafite, diamante), SiC, BN
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Solidi molecolari
La struttura del solido dipende dalla geometria delle molecole e dalla direzionalità più o meno accentuata dei legami o dalla loro adirezionalità. Le molecole tendono a disporsi seguendo il principio di massimo impacchettamento ma dall’altra parte le forze di interazione molecolare tendono a disporre le molecole di modo da rendere massima la loro interazione
Quindi:
Se molecole sferiche o assimilabili a sfere e le forze di interazione molecolare non direzionali ho struttura a massimo impacchettamento, es. He, H2 e N2 strutture esagonale compatteO2 , gli altri gas nobili e alogeni strutture cubiche compatte
Se molecole piu’ complesse ma interazioni molecolari adirezionali si possono ricondurre a strutture a massimo impacchettamento, Es. CH4 struttura cubico compatto
Se legami direzionali forti, strutture non compatte, Es. H2O
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Solidi molecolari
Argon O2 I2
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Solidi molecolari
H2S pero’ fa legami a H trascurabili e infatti ha una struttura a massimo impacchettamento degli atomi di zolfo allo stato solido
Struttura del ghiaccio
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SOLIDI CON STRUTURA COVALENTE POLIMERA
Sono le eccezioni alla regola del massimo impacchettamento perche’ ho legami covalenti direzionali, quindi….
La massima stabilità del solido è raggiunta quando gli atomi formano il numero massimo possibile di legami covalenti e non quando sono circondati dal maggior numero possibile di altri atomi
Es. diamante, SiC e BN hanno tutti stessa struttura
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SOLIDI CON STRUTTURA COVALENTE POLIMERA
A
B
A
numero di coordinazione 4 numero di coordinazione 3
Polimorfismo: sostanze che cristallizzano in modi diversi, ma con stessa formula chimica. Allotropia: sostanze elementari diverse per formula chimica o struttura cristallina aventi lo stesso stato di aggregazione
Strati tenuti insieme da forze tipo van der Waals
Strati fatti di C legato con legami covalenti
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Proprietà dei SOLIDI DUREZZA . È la resistenza alla scalfitura con un punzone e dipende dall’energia di legame. Più forte è più duro è.
FRAGILITA’. La possibilità di frattura di un cristallo per azioni di sollecitazioni meccaniche esterne, es. slittamento di atomi o molecole lungo un piano di cristallo. Dipende dalla direzionalità del legame nel solido. Più direzionale è, più fragile è.
Solidi covalenti polimeri e solidi ionici sono duri e fragili. Non conducono elettricità.
Solidi covalenti polimeri costituiti da strati o catene di atomi tenuti insieme da forze di van der Waals sono meno fragili dei solidi covalenti polimeri tipo diamante. Possono condurre elettricità.
Solidi molecolari sono poco duri e non sono fragili. Solidi molecolari con legami a idrogeno sono pero’ piu’ duri e piu’ fragili. Non conducono elettricità.
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