| Programma | Definizione di cristallo, cella elementare, unità asimmetrica, reticolo cristallino; tipi di reticoli cristallini; indici di Miller. Strutture compatte cubiche ed esagonali; densità di impacchettamento, siti interstiziali ottaedrici e tetraedrici.
Dimensioni di atomi e ioni; determinazione dei raggi ionici mediante le mappe di densità elettronica. Criteri di Pauling per la previsione della struttura di un solido ionico sulla base del rapporto fra i raggi dell'anione e del catione. Caratteristiche dei solidi ionici; regola di Pauling per l'elettroneutralità locale. Calcolo dell'energia reticolare da dati termodinamici e sulla base del modello di solido ionico ideale.
Definizione di difetto. Classificazione dei difetti: difetti intrinseci ed estrinseci; difetti di punto, linea e piano. Difetti di punto nei solidi ionici: carica dei difetti, difetti di Frenkel e di Schottky. Elementi di termodinamica dei difetti: potenziale chimico dei difetti. Trattazione termodinamica del difetto di Frenkel. Influenza di impurezze eterovalenti sulla concentrazione dei difetti di Frenkel e Shottky. Centri di colore negli alogenuri alcalini.
Conducibilità ionica secondo la teoria del "random walk". Relazione fra struttura e concentrazione dello ione carrier. Conducibilità di AgCl e NaCl in funzione della concentrazione di impurazze bivalenti. Conducibilità di NaCl in funzione della temperatura.
Caratteristiche generali degli elettroliti solidi e loro applicazioni. Esempi di elettroliti solidi. a-AgI: struttura e siti reticolari, confronto fra a-AgI, AgCl e NaCl. Elettroliti solidi conduttori di ioni sodio e loro impiego nelle batterie Na/S. NASICON: struttura e conducibilità in funzione della composizione. b-Allumine: struttura, siti reticolari e meccanismo di trasporto. Conversione dell'energia della reazione di combustione: confronto fra motore termico e cella a combustibile; celle a combustibile basate sui conduttori protonici.
Trasporto protonico: meccanismo veicolare e di tipo Grotthuss. Conduttori protonici costituiti da ossidi perovskitici. Polimeri conduttori protonici polialifatici e poliaromatici; requisiti per il loro impiego in cella a combustibile. Proprietà morfologiche e di trasporto protonico dei polimeri alifatici perfluorurati (Nafion). Struttura dell'interfaccia elettrodo - conduttore protonico nella cella a combustibile.
Proprietà chimico-fisiche e strutturali dei metalli. Teoria del gas di elettroni: modello di Drude-Lorentz per la conducibilità dei metalli. Teoria dell'elettrone libero (Sommerfeld): densità degli stati e densità degli stati occupati in funzione della temperatura; energia di Fermi e livello di Fermi. Conducibilità e capacità termica dei metalli secondo la teoria dell'elettrone libero.
Interazione elettrone - reticolo: superfici e zone di Brillouin, bande di energia, funzioni di Bloch. Densità degli stati in una banda. Descrizione qualitativa della struttura a bande per Na, Mg, Al e C(diamante). Struttura a bande e proprietà di trasporto elettrico: conduttori, semiconduttori, isolanti.
Semiconduttori intrinseci ed estrinseci; semiconduttori di tipo p ed n. Relazione fra la concentrazione degli elettroni liberi e delle lacune e condizione di elettroneutralità per semiconduttori di tipo p ed n. Dipendenza della conducibilità dalla temperatura per un semiconduttore di tipo p o n. Proprietà ed applicazioni della giunzione p-n. |
|---|
| Supplement | Principali tipi di strutture cristalline. Struttura elettronica dei solidi: modello dell?elettrone libero, struttura a bande dei metalli e dei semiconduttori. Solidi ionici: energia reticolare, difetti di punto, cenni di termodinamica dei difetti, trasporto ionico e difetti. Elettroliti solidi e loro applicazioni. |
|---|
| Testi consigliati | "Solid State Chemistry and its applications", A.R. West, Ed. Wiley. Inoltre, vari testi di consultazione sono a disposizione presso la biblioteca delle Sezione di Chimica Inorganica. |
|---|
