Chimica dello stato solido e delle superfici
La chimica dello stato solido e delle superfici è quel "corpus" di conoscenze teoriche e tecniche sperimentali volte all'indagine della materia in fase solida utilizzando l'approccio tipico della chimica, pur nell'ambito di una certa interdisciplinarità con la fisica.
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[modifica] Descrizione
Storicamente, l'origine della chimica dello stato solido può essere fatta risalire all'utilizzo di tecniche sperimentali per la caratterizzazione dei minerali, e dunque alla nascita di discipline come la petrografia e la mineralogia. Successivamente, la nascita di nuove tecnologie chimico-fisiche di indagine, a partire dagli anni 40 dello scorso secolo, ha permesso di rendere questa disciplina sempre più dettagliata e articolata, e dunque di raggiungere un livello decisamente più quantitativo nella descrizione dello stato solido.
L'attenzione è quindi focalizzata sullo studio dei solidi cristallini e sulla struttura dei metalli descritta sulla base della teoria del gas di elettroni liberi e confinati in un potenziale periodico. La trasformata di Fourier è un potente mezzo matematico di fondamentale importanza in questo ambito. Vengono studiati i diagrammi di fase e gli aspetti termodinamici relativi alla formazione e stabilità dei composti solidi;[1] importante è anche la trattazione delle reazioni chimiche e della catalisi in fase solida.[2] Nello studio delle superfici solide viene prestata attenzione anche alla dinamica dei fenomeni redox che avvengono sulla superficie di un elettrodo, utilizzando l'approccio dal punto di vista microscopico.
[modifica] Tecniche di indagine
Le tecniche di indagine principali di questa disciplina che permettono una descrizione a livello atomico della struttura dei solidi sono:
- Diffrattometria a raggi X
- Risonanza paramagnetica elettronica (EPR)
- ENDOR
- NMR
- XRF
- Spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS)
Sono inoltre estesamente usate le tecniche di microscopia per lo studio della morfologia. In particolare:
- SEM (microscopia elettronica a scansione, per l'analisi della morfologia superficiale)
- TEM (microscopia elettronica in trasmissione, per lo studio della morfologia cristallina a bassa risoluzione)
- AFM (microscopia a forza atomica, per la caratterizzazione dettagliata di superfici)
Infine, vengono regolarmente utilizzate, nel campo della ricerca sia di base che applicata, tecniche volte a caratterizzare proprietà macroscopiche di campioni allo stato solido:
[modifica] Note
- ^ B.D. Cullity, Elements of X-ray diffraction, Addison-Wesley Publishing Company, 1978, ISBN 0-201-01174-3
- ^ A.R. West, Solid state chemistry and its applications, John Wiley & Sons, 2003 ISBN 9812-53-003-7
[modifica] Bibliografia
- R.C. Ropp, Solid state chemistry, Elsevier, 2003, ISBN 0-444-51436-8
- L.E. Smart, E.A. Moore, Solid State Chemistry: An Introduction (Third Ed.), CRC Press, 2005, ISBN 0748775161
[modifica] Voci correlate
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