Solido

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MECCANICA CLASSICA
Meccanica del continuo

Si definisce solido una porzione di materia che si trova in uno stato condensato caratterizzato da resistenza a deformazione e a variazioni di volume.

La branca della fisica che si occupa dei solidi è detta fisica dello stato solido, mentre la chimica dello stato solido si concentra principalmente sulla natura e proprietà chimiche e chimico-fisiche dei solidi. Lo studio dei materiali solidi rientra nella Scienza dei materiali e nella Tecnologia dei materiali. Lo studio del comportamento meccanico del corpo solido è oggetto della meccanica dei solidi.

Caratteristiche dei solidi[modifica | modifica wikitesto]

Alla scala microscopica, le particelle (atomi, molecole o ioni) che compongono un solido:

  • sono fortemente stipate tra loro
  • oscillano attorno a posizioni relative fisse nello spazio[1] (moto di agitazione termica)
  • reagiscono ai cambiamenti di forma e di volume con sforzi che sono funzione dell'entità della deformazione subita.

Dal punto di vista macroscopico, il concetto di solido si identifica con il concetto di materiale solido e di corpo solido.

Nel modello di corpo solido rientrano gran parte degli elementi strutturali più comuni (travi, piastre, membrane, ecc.) di cui la meccanica delle strutture fornisce una rappresentazione semplificata del comportamento.

Cristallinità dei solidi[modifica | modifica wikitesto]

I solidi possono essere distinti in cristallini e amorfi a seconda che sia individuabile o no una struttura regolare nella disposizione delle particelle che li compongono.[2]

La struttura cristallina di un solido ne influenza profondamente le proprietà: per esempio, la grafite pura e il diamante sono entrambi costituiti da atomi di carbonio e differiscono tra loro solo per il reticolo cristallino, eppure tali materiali presentano valori di durezza e caratteristiche esteriori (colore e indice di rifrazione) assai differenti.

Solidi cristallini[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Cristallo.
Esempio di struttura cristallina: taranakite

I solidi cristallini hanno un valore del punto di fusione ben definito[3] e spesso presentano comportamenti differenti in differenti direzioni di misurazione, cioè sono generalmente anisotropi.[4] In presenza di un solvente molto polare (come l'acqua) danno luogo a soluzioni in cui gli ioni esistono solvatati in fase liquida. Sia tali soluzioni sia i solidi ionici fusi sono in grado di condurre la corrente elettrica, mentre allo stato solido ciò non è possibile perché gli elettroni sono implicati rigidamente nel legame ionico così come lo sono gli ioni.

I solidi cristallini possono essere ulteriormente classificati in base alla disposizione spaziale assunta dalle particelle che li compongono, ossia al loro reticolo cristallino e all'essere formati da un singolo cristallo (monocristalli) o da più cristalli (policristalli) aggregati tra loro. I monocristalli sono sfruttati in laboratorio per la caratterizzazione dei solidi cristallini tramite metodiche quali la diffrazione dei raggi X, la spettroscopia di diffrazione elettronica e la spettroscopia fotoelettronica.

Solidi amorfi[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Solido amorfo.
Esempio di solido amorfo: struttura molecolare del carbonio amorfo

I solidi amorfi, come conseguenza della loro struttura casuale, sono caratterizzati da maggior contenuto entropico rispetto ai solidi ionici e non hanno punto di fusione ben definito[3] (i legami tra le particelle non hanno tutti la stessa forza) e costante nel tempo. Hanno la caratteristica di essere materiali isotropi[3] e non sono solubili nei comuni solventi.

Spesso i materiali amorfi sono paragonati a liquidi sottoraffreddati,[5] aventi valori estremamente elevati di viscosità.

Solidi semicristallini[modifica | modifica wikitesto]

Un discorso a parte meritano i materiali polimerici, nei quali generalmente zone a struttura regolare (cristallina) coesistono frammiste con zone a struttura irregolare (amorfa), per cui tali materiali sono detti "semicristallini" e in essi il rapporto tra fase amorfa e fase cristallina è variabile a seconda del particolare campione preso in esame.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Goel, op. cit., p. 1
  2. ^ Rolla, op. cit., p. 90
  3. ^ a b c Goel, op. cit., p. 3
  4. ^ Borchardt-Ott, op. cit., p. 4
  5. ^ Goel, op. cit., p. 2

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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