Il solidi cristallini Sono quelli le cui strutture microscopiche sono ordinate e obbediscono a uno schema distintivo per un dato reticolo cristallino; ad esempio: cubico, esagonale, triclino, romboedrico, tra gli altri.
Si dice che questi solidi esistano come cristalli, mostrando sfaccettature e disegni geometrici che riflettono quanto siano ordinati all'interno. Altri esempi di solidi cristallini sono diamante, quarzo, antracene, ghiaccio secco, cloruro di potassio o ossido di magnesio..
Una coppia ben nota di solidi cristallini è quella dello zucchero e del sale (NaCl). A prima vista, entrambi mostrano cristalli bianchi; ma le loro proprietà differiscono enormemente. Lo zucchero è un solido cristallino molecolare, mentre il sale è un solido cristallino ionico. Il primo è costituito da molecole di saccarosio; e il secondo, di ioni Na+ e Cl-.
L'immagine sopra dà un'idea di quanto possano essere brillanti i cristalli di zucchero. I cristalli di sale, tuttavia, non sono da meno. Sebbene lo zucchero e il sale sembrino fratelli, le loro strutture sono diverse: lo zucchero, che è saccarosio, ha una struttura monoclina; mentre il sale, una struttura cubica.
Lo zucchero a velo e il sale (glassa) rimangono cristallini; i suoi cristalli sono diventati molto più piccoli per i nostri occhi. La cristallinità di un solido, quindi, è definita più dalla sua struttura interna, che dal suo aspetto esterno o dalla sua luminosità..
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I solidi cristallini hanno strutture ordinate. Le loro caratteristiche geometriche dipenderanno dal tipo di reticolo cristallino a cui appartengono, che a sua volta si proietta esternamente nelle forme del cristallo (sistema cristallino). L'immagine sopra illustra due concetti importanti di tali strutture: periodicità e grani cristallini..
L'ordinamento spaziale delle particelle di un solido cristallino è periodico; cioè, si ripete più e più volte in tutte le direzioni. Questo crea il proprio modello strutturale per ogni reticolo solido e cristallino; ad esempio, è qui che sale e zucchero iniziano a differenziarsi oltre la loro natura chimica.
In A i rombi sono disposti in modo da dare origine a un rombo di proporzioni maggiori. Ogni rombo viola rappresenta una particella o un insieme di particelle (atomi, ioni o molecole). Quindi, ci si potrebbe aspettare che un cristallo macroscopico di A abbia un aspetto romboedrico..
Nel frattempo, in B i rombi sono disposti in modo tale da dare origine a grani cristallini; questi sono cristalli molto piccoli (cristalliti). Si dice allora che B è un solido policristallino; cioè, è formato dall'agglomerazione di più cristalliti.
In conclusione, un solido può essere semplicemente cristallino (A) o policristallino (B); A forma cristalli, mentre B policristalli.
Le proprietà dei solidi cristallini dipendono dal loro tipo di cristallo. È già noto che le loro strutture sono ordinate e che tendono anche a presentare caratteristiche luminose di cui gli amanti dei minerali si innamorano. Tuttavia, è stato detto che un solido polveroso, anche "spento", può anche essere classificato come cristallino..
Il modo in cui le loro particelle sono orientate spazialmente consente loro di avere alcune proprietà importanti per la loro caratterizzazione. Ad esempio, i solidi cristallini sono in grado di diffrazione dei raggi X, creando spettri di diffrazione da cui è possibile determinare la struttura microscopica di un cristallo..
Inoltre, poiché la struttura è periodica, il calore si diffonde allo stesso modo in tutto il solido; fintanto che non ci sono impurità coinvolte. Pertanto, i punti di fusione per un solido cristallino sono costanti e non variano indipendentemente da come vengono misurati..
I tipi di solidi cristallini si basano sul tipo di particelle di cui sono costituiti e sulle loro interazioni o legami. Esistono essenzialmente quattro tipi: reti ioniche, metalliche, molecolari e covalenti.
Anche quando presentano un certo grado di impurità, continuano ad essere cristallini, anche se le loro proprietà ne risentono e non mostrano gli stessi valori attesi per un solido puro..
Il sale è un esempio di un solido cristallino ionico, poiché è composto da ioni Na+ e Cl-. Pertanto, in questo tipo di solidi governa il legame ionico: sono le forze elettrostatiche che governano l'ordinamento strutturale..
Tutti gli atomi metallici formano cristalli metallici. Ciò significa che, ad esempio, una forchetta d'argento è un conglomerato di cristalli d'argento fusi. La struttura interna o microscopica è la stessa in ogni arco di mano dell'oggetto e rimane invariata dal manico della forcella alla punta dei suoi denti..
Lo zucchero è un esempio di un solido cristallino molecolare, poiché è costituito da molecole di saccarosio. Pertanto, questo tipo di solido è costituito da molecole, che attraverso le loro interazioni intermolecolari (e non legami covalenti) riescono a stabilire una struttura ordinata..
Infine, abbiamo i solidi cristallini delle reti covalenti. I legami covalenti predominano in essi, poiché sono responsabili della creazione di un ordine e del mantenimento degli atomi fortemente fissati nelle rispettive posizioni spaziali. Non parliamo di ioni, atomi o molecole, ma di reti tridimensionali.
Successivamente, e infine, verranno citati alcuni esempi per ciascuno dei tipi di solidi cristallini.
Tutti i sali sono solidi ionici. Allo stesso modo, ci sono solfuri, idrossidi, ossidi, alogenuri e altri composti anch'essi costituiti da ioni o le loro interazioni sono essenzialmente ioniche. Quindi abbiamo:
-KCl
-Astuccio4
-Ba (OH)Due
-CORSO4
-FeCl3
-N / ADueS
-MgO
-CaFDue
-NaHCO3
-(NH4)DueCrO4
Oltre a questi esempi, la stragrande maggioranza dei minerali è considerata solidi cristallini ionici.
Qualsiasi elemento metallico si presenta naturalmente come cristalli metallici. Alcuni di loro sono:
-Rame
-Ferro
-Alluminio
-Cromo
-Idrogeno metallico (sotto pressioni inimmaginabili)
-Tungsteno
-Zirconio
-Titanio
-Magnesio
-Sodio
Esiste una grande varietà di solidi cristallini molecolari. Praticamente qualsiasi composto organico che si solidifica può creare cristalli se la sua purezza è elevata o se la sua struttura non è troppo complessa. Quindi abbiamo:
-Ghiaccio (H.DueO)
-Ghiaccio secco (CODue)
-ioDue
-P4
-S8 (e i suoi polimorfi)
-Antracene
-Ossigeno solido
-Ammoniaca solida
-Fenolftaleina
-Acido benzoico
E infine, tra alcuni solidi cristallini di reti covalenti abbiamo:
-Diamante
-Grafite
-Nanotubi di carbonio
-Fullereni
-Quarzo
-Silicio
-Germanio
-Nitruro di boro
Da questo elenco, anche i nanotubi di carbonio e i fullereni potrebbero essere considerati solidi cristallini molecolari. Questo perché, sebbene siano costituiti da atomi di carbonio legati in modo covalente, definiscono unità che possono essere visualizzate come macromolecole (palloni da calcio e tubi)..
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