AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.F02: "Strutturistica Chimica" - Pagina 03

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2012, aggiornati il 21/04/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Cristalli anisotropi

 

 

 

INDICE:

 

Quesito

L’assenza di regolarità e forma cristallina implica che un solido di una specie chimica (pura) non possiede regolarità ed ordine interno?

INDICE

 

Osservazioni

Es.: Ferro ed acciaio fatti a pezzi perdono la loro forma caratteristica, la loro lucentezza, etc.; ciononostante, l’ordine interno non ne è sostanzialmente modificato.

Es: Molti materiali opachi, fragili, deformabili, etc. hanno caratteristiche cristalline: talco, grafite, polietilene, etc.

 

Alla luce della conoscenza della natura degli atomi, delle molecole e delle forze che ne regolano il movimento relativo, l’osservazione di Hooke si trasforma in:

· I cristalli sono oggetti macroscopici che contengono un alto numero di oggetti elementari la cui ripetizione ordinata nello spazio genera sistemi con regolarità geometrica, facce piane, particolare lucentezza, etc.

· Gli oggetti elementari hanno forme e dimensioni le più disparate, e si pongono a contatto secondo leggi geometriche ben precise, come se fossero oggetti impenetrabili che si impaccano nello spazio.

· Nel momento in cui oggetti elementari impaccano in un cristallo, lasciano dello spazio vuoto (interstizi), il numero e la forma dei quali possono essere diversi di caso in caso,ma caratterizzano la fase cristallina in esame. Come regola generale, quasi tutte le specie cristalline note minimizzano gli interstizi (o spazio vuoto), grazie alla natura delle forze intermolecolari.

 

Osservazioni aggiuntive:

· Molti cristalli non solo hanno facce piane ma, date determinate condizioni ideali di crescita, posseggono identiche forme geometriche (poliedri convessi).

· Se alcuni cristalli vengono spezzati, i frammenti risultanti mostrano poliedri simili con facce piane (sfaldatura).

· Alcuni cristalli (cordierite) mostrano colorazioni differenti se osservati in direzioni diverse (pleocroismo).

· Alcuni cristalli (grafite –C; cianite – Al2SiO5) sono duri in alcune direzioni e facilmente rigabili in altre. La durezza è una grandezza vettoriale.

· Il fronte di fusione di aluni cristalli (gesso) non è sferico, ma ellissoidale. La conducibilità termica è una grandezza vettoriale.

INDICE

 

I cristalli sono oggetti fisici intrinsecamente anisotropi.

Dato che qualsiasi proprietà fisica di un cristallo, in ogni sua parte, dipende solo dalla direzione e non da quale parte è presa in considerazione, i cristalli sono oggetti fisici intrinsecamente omogenei.

L’omogeneità è di tipo periodico, non statistico.

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Un cristallo è un corpo anisotropo, omogeneo che consiste di un ordine tridimensionale di atomi, ioni o molecole.

Confronto fra proprietà di gas, liquidi e solidi cristallini.

 

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Rappresentazioni delle strutture cristalline

Posso avere tre livelli di descrizione:

Struttura della Penicillina (sale di potassio):

Potassium benzylpenicillin, K[C16H17N2O4S] - D.Crowfoot, et al. (Nobel per la Chimica 1964) - The Chemistry of Penicillin, 310, 1949

La Cristallografia ci dà gli strumenti teorici e sperimentali per ricostruire un’immagine analitica, figurativa, tridimensionale del contenuto di una ‘cella’ cristallina.

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Problema: Questa metodologia è applicabile solo ai cristalli?

Sì, dato che necessita le condizioni di periodicità (...)

Tuttavia, se di una specie chimica qualunque (farmaco, proteina, DNA, etc.) riesco a far ‘crescere’ dei cristalli, posso usare le tecniche cristallografiche per determinare la loro struttura molecolare.

Esempio: studi della struttura molecolare di un polimero organico (polibutadiene, materiale plastico) - G.Natta et al., 1955

A seconda del metodo di preparazione, si ottengono molecole di polibutadiene ‘uguali’ ma con disposizione spaziale degli atomi decisamente diverse (a,b,c,d):

Le proprietà fisiche:

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Bibliografia


 
Bib-TS-081 - Prof. N. Masciocchi - Dispense del Corso di Laurea in Chimica - Insegnamento di strutturistica chimica
Bib-TS-082 - C.Hammond - The Basics of Crystallography and Diffraction - Ed. International Union of Crystallography and Oxford University Press, 240 pg. (Ed. italiana: Zanichelli)
Bib-TS-083 - J.P.Glusker & K.N.Trueblood - Crystal Structure Analysis: A Primer - Oxford University Press, 220 pg. (non tradotto).
 

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