metalli

Sintesi

Metalli

PERCHE’?

metalli

lucenti

plastici

Conducono calore ed elettricità

Legame metallicoi metalli hanno tendenza a cedere i loro pochi elettroni di valenza e a trasformarsi in cationi (possiedono bassi valori di elettronegatività e di energia di prima ionizzazione). .

Metalli

Questo è ciò che fanno tutti gli atomi, per esempio di argento, quando costituiscono un pezzetto di argento puro. In questo processo si creano ovviamente tante cariche positive quanto negative e perciò anche nei metalli è rispettata l'elettroneutralità.

Metalli

I cationi formatisi occupano posizioni fisse e ordinate nei cristalli metallici mentre gli elettroni ceduti vengono messi in comune e costituiscono una nuvola elettronica molto mobile responsabile delle proprietà macroscopiche di questi elementi.

Questa nuvola elettronica si muove facilmente tra i cationi e funge da "collante" poiché esiste un'attrazione reciproca tra cationi e nuvola elettronica in quanto portatori di carica elettrica di segno opposto

Legame metallico

Il legame metallico è l'attrazione che si instaura tra i cationi formatisi dagli atomi metallici e la nuvola elettronica in cui questi sono immersi.Si ha la sovrapposizione degli orbitaliatomici di ciascun atomo con laformazione di una nube di elettroni,liberi di spostarsi da un atomo all’altro

Legame metallicoIl modello della loro struttura puòessere pensato come formato da ionipositivi immersi in una nube di elettronimobili (quelli di valenza) diffusa pertutto il reticolo. Da ciò l’altaconducibilità elettrica e l’elevataduttilità.

Legame metallico

Solo la presenza di elettroni liberi di muoversi riesce a spiegare l'elevata conducibilità elettrica dei solidi metallici.

Legame metallicoGli atomi sono strettamente impaccati instrutture semplici.In una struttura cristallina ordinata di atomimetallici si possono individuare delle unitàripetute di base.

Legame metallico

La presenza di elettroni non legati a unospecifico atomo, determina una nondirezionalità del legame. Lo slittamento dei piani reticolari lascia inalterate le interazioni di legame.Il metallo si presenta duttile e malleabileNon si stabiliscono repulsioni tra pianoe piano come nel caso dei solidi ionici.

Lo strettoimpaccamentodegli atomifavorisce latrasmissione dicalore

Legame metallico

Proprietà del materiale Caratteristiche del legamemetallico

Punti di ebollizione e di fusione molto altiAlta densitàNon solubilità

Legame forte

DuttiliMalleabile

Legame non direzionato

Buoni conduttori di calore ed elettricitàOpacità e lucentezza

Elettroni delocalizzati

Teoria delle bande

Quando mettiamo assieme due atomi di li tio possiamo pensare che la situazione sia questa

Teoria delle bande

Bande in un conduttore metallico

Bande di conduzione in un non metallo isolante

Bande di un semiconduttore drogato drogaggio p (Si:B) ed n (Si:P)

Gaporiginario

drogaggio pdrogaggio n

accettore

donatore

lacune

elettroni

Conduttori e isolanti

2.INTERVALLO PROIBITO ossia intervalloenergetico E2 - E3 tra il massimo valoreenergetico della banda di valenza e lasuccessiva banda vuota.

3. BANDA DI CONDUZIONE la prima bandaoltre la banda di Valenza E3 - E4

1.LA BANDA DI VALENZA ossia intervalloenergetico E1 - E2 in cui ci sono gli elettronidi valenza.

Gli elettroni sono posti su orbitali molecolariestesi questi ultimi su tutto il cristallo.Gli elettroni sono delocalizzati

Conduttori e isolantiISOLANTE Se l'intervallo proibito ha un'ampiezza superiore ad 1 eV

SEMICONDUTTORE Se esiste intervallo proibito di ampiezza inferiore ad 1 eV

CONDUTTORE Se la banda di valenza è parzialmentesovrapposta a quella di conduzione

leghe

Soluzioni solideMiscela solida di due o più sostanze unita in unaunica fase.Si identificano soluzioni solide:• Sostituzionali• Interstiziali

leghe

SostituzionaliSoluzione solida in cui gli atomi di un elemento (soluto)possono sostituire gli atomi dell’altro elemento(solvente).In alcune soluzioni solide si possono avere sostituzionida poche unità atomiche a quasi il 100%

LEGHE

leghe da fonderia, cioè quelle destinate alla realizzazione di getti per colata in terra ("in sabbia"), in forma metallica (" in conchiglia") o sotto pressione ("pressofusione");

- leghe da lavorazione plastica, cioè quelle destinate a lavorazioni per deformazione plastica sia a caldo che a freddo (laminazione, estrusione, fucinatura, imbutitura, trafilatura, ecc.).Tale distinzione associata alle tecnologie di trasformazione è solo in parte giustificata: essa risponde soprattutto a criteri pratici.

LEGHE

InterstizialiSoluzione solida in cui gli atomi di un elemento(soluto) possono entrare negli interstizi o nei vuotidell’altro elemento (solvente).

InterstizialiElementi che possono dare soluzioni solide sonoIdrogeno, carbonio, ossigeno, azotoEs Lega ferro-carboni

è l’acciaio (lega Fe-C),

Due parole suimetalli

In queste diapositive sono illustrate le caratteristiche più salienti di ogni metallo In alcuni casi si indicano solo video,testi o simili dove reperire il materiale.

Metalli alcalini

• Vedi video • Li• Na.• K• Rb• Cs• Fr

metalli leggerileghe leggere

• Alluminio• Processo di

anodizzaione• Produzione e riciclo:la

produzione di un oggetto con alluminio riciclato costa 70% in meno che con Al puro.

• Importanti le leghe

• Magnesio. Puro non ha utilizzi importanti

• Leghe leggere con Al

• Titanio biocompatibile,• Si colora per

interferenza

Metalli nobili

• Argento• Oro• Rame• Platino• Palladio

• Si trovano allo stato nativo

• Non reagiscono con O2• Alto potenziale di

riduzione

CFC

Ferro e sue leghe

• Ferro• Vedi ppt• La maggior parte dei

manufatti metallici sono inn lega di ferro

• Ferro puro non utilizzabile

• Acciaio• ghisa

• Vedi ppt

ccc

Rame e sue leghe

• Rame• Colore• Ottimo conduttore• insetticida• Vedi ppt

• Ottone• Bronzo

• Vedi ppt

Metalli di transizione• Nichel

• L'uso principale di nichel è nella preparazione delle leghe. Le proprieta' principali delle leghe del nichel sono resistenza, duttilità e resistenza alla corrosione ed al calore. Molti acciai inossidabili contengono il nichel: circa il 65 % del nichel consumato nel mondo occidentale sono usati per fare acciaio inossidabile, la cui composizione può variare ma e' tipicamente ferro con 18% cromo e 8% nichel. Il 12 % di tutto il nichel consumato va a finire nelle superleghe. Il 23% restante è diviso tra acciai legati, batterie ricaricabili, catalizzatori e gli altri prodotti chimici, coniatura, prodotti di fonderia e placcatura. Il nichel è facile da lavorare e può essere modellato in cavi. Resiste alla corrosione anche a alte temperature e per questo motivo è usato in turbine a gas e motori oscillati. Il Monel è una lega di nichel e rame (per esempio 70% nichel e 30% rame con le tracce di ferro, manganese e silicio), che è non soltanto duro ma può resistere alla corrosione dall'acqua di mare; è quinid ideale per l'elica delle barche e pe impianti di desalificazione.

• Cobalto

• Il cobalto è usato in molte leghe (superleghe, per parti nei motori delle turbine a gas dei velivoli, leghe resistenti alla corrosione, acciai ad alta velocità, carburi cementati), nei magenti e nei mezzi magnetici per la registrazione, come catalizzatore per l'industria chimica e petrolifera, come agenti essiccante per vernici e inchiostri. Il blu cobalto è una componente importante della gamma di colori degli artisti ed è usato in lavori in porcellana, ceramica, vetro macchiato, mattonelle e smalti per gioielleria. Il suo isotopo radiattivo, il cobalto-60, è usato nelle cure mediche ed anche per irradiare gli alimenti, per conservarli e proteggere il consumatore.

Terre rareSono costituiti da due serie di 14 elementi e si dispongono nel 6° e 7° periodo, tra il 3° ed il 4°

gruppo della tavola periodica.• Attinidi

• Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr• Torio Protoattinio Uranio Nettunio Plutonio

Americio Curio Berkelio Californio Einsteinio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrenzio

• Sono elementi dal carattere metallico, di colore bianco-argenteo, reattivi. Sono tutti elementi

• radioattivi, con tempi di semivita relativamente brevi (tranne 232Th, 235U e 238U che hanno t½

• paragonabili all'età della terra e sono detti di origine primaria).

• L'uranio è l'elemento più utilizzato della serie e trova applicazione principalmente come combustibile nei reattori nucleari.

• Lantanidi• Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu• Cerio Praseodimio Neodimio Promezio Samario Europio Gadolinio Terbio

Disprosio Olmio Erbio Tulio Itterbio Lutezioinidi

• I lantanidi esistono tutti in natura, con la sola eccezione del promezio (Pm, Z = 61, ottenuto per via

• sintetica), nella quale si trovano esclusivamente nei composti. Pur essendo comunemente chiamati

• terre rare, in natura hanno una certa abbondanza. Ad esempio, il Ce (6.6·10-3% in peso nella crosta

• terrestre; 25° elemento per abbondanza) ha un'abbondanza simile a quella del Cu ed è circa quattro

• volte più abbondante del Pb.

Semiconduttori semimetalli

• Silicio• Germanio• Antimonio• selenio

• gallio