Tecnologia nella scuola secondaria

24 / 36

4 Parte Prima Tecnologie e scienze dei materiali
www.edises.it
positivo e uno negativo. La struttura di un solido ionico è quindi garantita
dalle forze elettrostatiche che si generano tra gli ioni che la costituiscono. I
solidi ionici presentano un’elevata durezza e punti di fusione elevati, sono
solubili nei solventi polari, sono cattivi conduttori allo stato solido e buoni
conduttori allo stato fuso. Esempi di solidi ionici sono sali come il cloruro
di sodio(NaCl) o lo ioduro di cesio (Csl).
• Il legame covalente è quello che si genera in seguito alla condivisione di un
doppietto elettronico tra due atomi. Questo legame, al contrario di quello
ionico, ha una natura fortemente direzionale ed è tipico dei solidi covalenti e
molecolari. I solidi covalenti sono costituiti da atomi legati tra loro da legami
covalenti; è il caso, ad esempio, del carbonio elementare (sia in forma di
grafite che di diamante) oppure del quarzo (ossido di silicio SiO2). I solidi
molecolari sono invece costituiti da molecole tenute insieme da legami
deboli. I legami covalenti sono presenti all’interno delle singole molecole,
ma non tra le varie molecole che costituiscono il solido. Un esempio di
solido molecolare è il ghiaccio: i legami covalenti sono presenti tra gli atomi
di ossigeno e di idrogeno della molecola di acqua (H2O), mentre lo stato
solido è garantito da forze di legame secondarie molto più deboli dei legami
covalenti. Altri esempi di solidi molecolari sono i polimeri.
• Il legame metallico è caratterizzato dalla condivisione di elettroni da parte di
un grande numero di atomi disposti secondo un reticolo cristallino. Nel caso
del legame metallico è possibile pensare che gli elettroni di valenza degli
atomi che costituiscono il solido siano delocalizzati all’interno del materiale.
Il solido risulta quindi costituito da un reticolo di atomi metallici, che sono
carichi positivamente e sono tenuti assieme da una “nuvola elettronica”
costituita da tutti gli elettroni di valenza. Questo tipo di modello spiega molte
proprietà dei metalli, come la malleabilità e l’elevata conducibilità termica
ed elettrica.
Le differenze tra i solidi caratterizzati da diversi tipi di legame si manifestano
particolarmente nella temperatura di fusione del materiale. Tale proprietà
indica infatti la temperatura alla quale il materiale deve essere portato al fine
di avere energia termica sufficiente a rompere i legami che ne garantisco-
no la coesione interna. Di seguito (Tab. 1.2) sono riportati alcuni esempi di
temperature di fusione relative a differenti solidi. La tabella evidenzia come i
solidi covalenti mostrino in genere temperature di fusione più elevate. Ciò è
dovuto al fatto che la coesione interna di un solido covalente è garantita dal
legame covalente stesso; di conseguenza, per poterlo fondere, è necessario
portare il materiale ad un livello di energia termica sufficiente a rompere
questo tipo di legame.
Anche il polietilene e l’acqua posseggono legami covalenti all’interno delle
loro molecole ma, a differenza del diamante, la coesione tra le molecole è
garantita da legami secondari molto più deboli. Questi materiali presentano
infatti temperature di fusione estremamente inferiori a quelle dei solidi
covalenti.