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metalli
Sintesi
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Metalli
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PERCHE’?
metalli
lucenti
plastici
Conducono calore ed elettricità
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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). .
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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.
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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
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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
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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.
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Legame metallico
Solo la presenza di elettroni liberi di muoversi riesce a spiegare l'elevata conducibilità elettrica dei solidi metallici.
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Legame metallicoGli atomi sono strettamente impaccati instrutture semplici.In una struttura cristallina ordinata di atomimetallici si possono individuare delle unitàripetute di base.
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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.
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Lo strettoimpaccamentodegli atomifavorisce latrasmissione dicalore
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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
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Teoria delle bande
Quando mettiamo assieme due atomi di li tio possiamo pensare che la situazione sia questa
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Teoria delle bande
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Bande in un conduttore metallico
Bande di conduzione in un non metallo isolante
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Bande di un semiconduttore drogato drogaggio p (Si:B) ed n (Si:P)
Gaporiginario
drogaggio pdrogaggio n
accettore
donatore
lacune
elettroni
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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
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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
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leghe
Soluzioni solideMiscela solida di due o più sostanze unita in unaunica fase.Si identificano soluzioni solide:• Sostituzionali• Interstiziali
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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%
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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.
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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),
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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.
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Metalli alcalini
• Vedi video • Li• Na.• K• Rb• Cs• Fr
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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
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Metalli nobili
• Argento• Oro• Rame• Platino• Palladio
• Si trovano allo stato nativo
• Non reagiscono con O2• Alto potenziale di
riduzione
CFC
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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
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Rame e sue leghe
• Rame• Colore• Ottimo conduttore• insetticida• Vedi ppt
• Ottone• Bronzo
• Vedi ppt
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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.
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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.
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Semiconduttori semimetalli
• Silicio• Germanio• Antimonio• selenio
• gallio