chimica dei materiali per ingegneria civile pt.1

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L’atomo

L’atomo

Rappresentazione dell’atomo secondo (a) la teoria di Bohr e

(b) il modello della nuvola elettronica

Modello atomico

di Bohr (1913)

r

v

n = 1, 2, 3, ...

h = costante di Planck mvr = n

h

2p

r = 5,292 · 10-11 n2 (m)

E = -2,18 · 10-18 (J) n2

1

se n = 1 r = 52,92 (pm) a0 =raggio di Bohr

se n = 1 E = -2,18 · 10-18 (J)

Gli elettroni ruotano attorno al

nucleo in orbite circolari

Solo alcune orbite sono permesse

(stati stazionari)

Gli elettroni negli stati stazionari non emettono energia

Gli elettroni possono assumere solo valori quantizzati del loro momento angolare:

Gli elettroni possono passare solo da uno stato stazionario all’altro emettono (o

assorbono) energia (energia quantizzata).

h n

L’elettrone assume energia passando da un’orbita alla successiva. La stessa

energia viene restituita quando l’elettrone ripassa nell’orbita sottostante

L’atomo

Rappresentazione schematica degli orbitali atomici (a) s e (b) p

L’atomo

Configurazione elettronica di alcuni elementi

Elettronegatività

Numeri d’elettronegatività

L’elettronegatività è una misura della

capacità di un atomo di attrarre elettroni

quando prende parte ad un legame chimico

(cioè il grado d’attrazione degli elettroni da

parte di un atomo)

degli atomi

con i gusci esterni più vuoti

I Legami Chimici

Legami forti

Legame Ionico

Legame Ionico

Legame Ionico

Forza di legame risultante per la coppia di ioni Na+ e Cl- in funzione della distanza

interatomica a

Legame Ionico

Energia di legame risultante per una coppia di ioni in funzione della distanza

interatomica a

Legame Ionico

Forza F ed energia di legame E per taluni legami ionici

Disposizione degli ioni Na+ e Cl- nel NaCl solido

Legame Covalente

Il numero di coppie di elettroni (sia di legame che di non legame) del guscio elettronico di valenza influenza la direzione dei legami covalenti. Secondo la teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) i doppietti elettronici si dispongono in modo da minimizzare le repulsioni elettrostatiche.

Direzionalità del legame covalente

Legame Covalente

Legame covalente nella molecola d’idrogeno (H2)

Legame Covalente

Andamento dell’energia di legame per il legame covalente

Legame Covalente

Struttura del diamante (C) con

messa in evidenza dei legami

covalenti direzionali

Configurazione tetraedrica dei

legami covalenti del carbonio

Legame Covalente

Rappresentazione schematica degli orbitali elettronici: (a) l= 0 (elettrone nello strato s)

e (b) l = 1 (l’orientamento dell’orbitale nello spazio è definito dal numero quantico m)

Energia di legame E per taluni

legami covalenti

Legame Metallico

Legame Metallico

Legame Metallico

Rappresentazione schematica della struttura elettronica di un metallo

Legame Metallico

Legame Metallico

Calori di sublimazione, a 25°C, di alcuni metalli ed ossidi

I Legami Chimici

messi in comune tra 2 atomi

Legame

Misto

Relazione tra la frazione del carattere ionico in un legame covalente e la differenza di

elettronegatività

Legame

Misto

Legame Misto: formazione di un dipolo permanente

Mentre il legame H—H è simmetrico, nel legame H—Cl gli elettroni di valenza sono

maggiormente attirati dal nucleo Cl con formazione di un momento dipolare

Legame Secondario

Legame Secondario

Formazione del legame di van der Waals tra due molecole di argon

Legame Secondario

Esempio di legame idrogeno: molecola d’acqua

Legame Secondario

Esempio di legame idrogeno: piano reticolare di un cristallo di Nylon

Confronto tra Materiali con Legami Diversi

Confronto fra i punti di fusione di taluni materiali caratterizzati da diversi tipi di

legame

Confronto tra Materiali con Legami Diversi

Tipi di legame relativi a taluni materiali

Confronto tra Materiali con Legami Diversi

Influenza del tipo di legame sulle proprietà dei materiali

Raggio atomico

)

)

Raggio ionico

Raggio ionico

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