Composto intermetallico

Disposizione degli ioni Tl^- nella struttura corrispondente al composto intermetallico NaTl.

Con il termine composto intermetallico viene indicato un insieme particolare di composti chimici che non rispettano le classiche regole della valenza e nemmeno la legge delle proporzioni multiple di Dalton. Pertanto vengono anche definiti composti elettronici o composti non daltonici.

Tali composti vengono ottenuti per solidificazione di fusioni metalliche. Ad esempio, solidificando una soluzione in fase liquida di rame e stagno è possibile ottenere i seguenti composti intermetallici: Cu₅Sn, Cu₃₁Sn₈ e Cu₃Sn; risulta evidente che rame e stagno non si legano seguendo semplici rapporti di combinazione multipli e nemmeno seguendo le regole della valenza chimica.

La formazione di composti intermetallici è invece governata da una legge statistica elaborata dal metallurgo britannico William Hume-Rothery e in suo onore definita regola di Hume-Rothery:

"considerando zerovalenti gli elementi dell'ottavo gruppo, il rapporto tra la somma degli elettroni di valenza dei singoli componenti di un composto intermetallico e la somma degli atomi che lo formano assume caratteristici valori costanti a ciascuno dei quali corrisponde una fase".

Computazionalmente, dato un composto, si sommano gli elettroni di valenza di ogni atomo che lo compone e si mette a rapporto questo valore con il numero di atomi che ci sono nella formula del composto.

Ad esempio:

• FeAl
  • somma elettroni di valenza = 0 (Fe appartiene all'ottavo gruppo) + 3 = 3
  • somma degli atomi totali = 1 + 1 = 2
  • rapporto di Hume-Rothery = 3/2
• Cu₃₁Sn₈
  • somma elettroni di valenza = 31 · 1 + 8 · 4 = 63
  • somma degli atomi totali = 31 + 8 = 39
  • rapporto di Hume-Rothery = 63/39 = 21/13
• Cu₃Sn
  • somma elettroni di valenza = 3 · 1 + 4 = 7
  • somma degli atomi totali = 3 + 1 = 4
  • rapporto di Hume-Rothery = 7/4

I più comuni rapporti di Hume-Rothery identificano le seguenti fasi intermetalliche, definite fasi di Hume-Rothery:

• fase β, con rapporto 3/2, caratteristica di composti quali CuBe, CuZn, Cu₃Al, Cu₅Sn, FeAl
• fase γ, con rapporto 21/13, caratteristica di composti quali Cu₉Al₄, Cu₅Zn₈, Ni₅Zn₂₁, Cu₃₁Sn₈, Au₅Cd₈
• fase ε, con rapporto 7/4, caratteristica di composti quali CuZn₃, Ag₅Al₃, FeZn₇, AuZn₃, Cu₃Sn

Le fasi β cristallizzano in forme cubiche a corpo centrato, quelle γ in una forma cubica complessa con aggruppamenti fondamentali di 52 atomi e le fasi ε cristallizzano con reticolo esagonale di dimensioni inusuali.

Le fasi di Zintl sono un'altra importante classe di composti intermetallici formati da metalli alcalini o alcalino terrosi e da un metallo meno elettropositivo.

Bibliografia

• Eugenio Stocchi, Chimica Industriale Inorganica, Torino, Edisco Editrice, 1993, ISBN 88-441-2022-4.

Voci correlate

• Cementite
• Composto non stechiometrico
• Fase di Zintl
• Superleghe
• kappa-carbide

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Collegamenti esterni

• (EN) intermetallic compound, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.