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Titolo: Differenza soluzione solida - cristallo

Qual e' la differenza tra una soluzione solida e un cristallo? E' il 
tipo di legame fra gli atomi? C'e' una definizione termodinamica?

 tipo di legame fra gli atomi? C'e' una definizione termodinamica?
 
In base a quanto dice wiki english "solid solution" si ha quando il reticolo cristallino del solvente rimane immodificato dall'aggiunta del soluto.
 
Non so se "cristallo" e "soluzione solida" siano antitetici. Secondo wiki ci puo' essere ambiguita' tra soluzione solida e composto chimico e la differenza e' quella che ho scritto. 
 
Magari potresti fare un esempio che chiarisca l'origine del problema, cosi' ognuno puo' darti la sua versione e cosi' zcegli wuella che preferisci :-) 
30/10 2018  13:10
 
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Wakinian Tanka

 tipo di legame fra gli atomi? C'e' una definizione termodinamica?
 
Non e' una definizione basata sulla  termodinamica ne' necessariamente 
sul legame.
Spesso si parla di soluzione solida quando in un solido omogeneo ad 
almeno due componenti una di queste presenta la stessa struttura 
cristallina che avrebbe in fase pura (una componente). Atomi o molecole 
di soluti vanno ad occupare posizioni interstiziali o sostituiscono 
atomi o molecole nel reticolo.
 
Tuttavia da un punto di vista strettamente termodinamico l'unica vera 
richiesta e' che il sistema solido a piu' componenti resti in fase omogenea.

 tipo di legame fra gli atomi? C'e' una definizione termodinamica?
soluzione solida: una lega ad esempio ghisa, ottone... ovvero cristallo 
con difetto
cristallo: struttura altamente ordinata e priva di difetti ad esempio 
diamante, Fe metallico...
 
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disclaimer : spesso fisici e chimici guardano e parlano di 
cose diverse, ma talvolta anche quando sono le medesime, 
dicono cose simili con parole diverse o usano parole simili 
per cose diverse. Ergo : occhio :)
 
I chimici parlano di soluzioni solide quando non c'è un 
pattern di regolarità in uno o più assi (se il materiale è 
ad es. anisotropo).
Un caso diffuso è nelle leghe metalliche sostituzionali dove 
gli alliganti hanno dimensioni atomiche estremamente simili 
(e meglio ancora se elettronegatività confrontabili tando da 
non dare origine a effetti di trasferimento elettronico 
parziale che complica il quadro) tanto da essere 
sostituibili senza grosse variazioni energetiche né di 
tensione reticolare locale né di separazioni di carica.
In questo caso non si crea praticamente pattern 
stereo-regolare e il sistema massimizza l'entropia con una 
distribuzione caotica. Il sistema è cmq MONOFASICO in questo 
caso.
Anche nelle leghe interstiziali si crea a volte questo 
pattern caotico, a patto che l'inserimento degli atomini 
estranei non distorca molto (né rigonfiando né contraendo) 
il reticolo, oppure in soluzioni estremamente diluite in cui 
i siti occupati siano sì perturbati ma abbastanza lontani da 
non interagire. Più frequente è il caso in cui c'è 
distorsione sufficiente e concentrazioni non così basse, 
quindi si crea un ordine parziale con una certa "alternanza" 
che somiglia già più al cristallo (spesso però la storia 
termica del materiale non consente TEMPI di 
cristallizzazione adatti al manifestarsi di ordine e il 
raffreddamento rapido fotografa lo status "as is" con 
aumento rapido della viscosità). E' il caso ad es. delle 
fasi martensitiche nell'acciaio a tenore di carbonio non 
molto basso.
Fin qui abbiamo parlato a scala "nano"
 
Il termine soluzione solida è un po' diversamente usato a 
"meso" scale, quando dai nanometri passiamo ai micrometri 
(talvolta anche di più), nei materiali cristallini 
POLIFASICI. Anche qui possono crearsi patterns più o meno 
caotici ma con un parziale ordine. Come sopra, la tendenza 
ordinante (energetica) è contrastata sia dalla solita 
entropia sia dal raffreddamento in tempi insufficienti e al 
fotografare lo stato.
In questi materiali polifasici si crea spesso 
"auto-segregazione" reciproca delle due fasi, che "si 
smistano da sé" e formano strati arzigogolati, aspetto 
striato (pensa alle lame damascate che sembrano arabeschi). 
La perlite è l'esempio classico di questo pattern 
autogenerato (che non è cristallino cmq è un tentativo 
abortito a metà strada e le fasi restano l'una imprigionata 
nell'altra durante la crescita).
 
 
Per quanto riguarda i cristalli le definizioni più adatte 
che ne colgono la natura sono di natura GEOMETRICA : 
presenza di pattern stereoregolari, di elementi di simmetria 
(almeno nei monocristalli).
NE seguono anche conseguenze termodinamiche (non parlerei 
però di definizione, ma di PROPRIETA')
Ad es. : i cristalli presentano punti critici, transizioni 
di fase affilate (fondono in un arco di temperature molto 
stretto se fusi bene), presentano le soste termiche 
praticamente orizzontali (almeno in teoria).
 
Invece ciò che non è cristallino, normalmente presenta curve 
di riscaldamento smussate, con transizioni ampie e 
INTERVALLI di fusione, e le soste termiche non sono vere 
soste, ma variazioni lente al meglio.
Il fuso e il solido non hanno nemmeno composizione chimica 
identica (o cmq nn necessariamente), mentre nei cristalli 
veri il fuso è uguale al solido come composizione
 
 
cmq tutto il discorso imho non è immune alla scala che si 
considera e che andrebbe meglio chiarita per non usare 
incautamente parole uguali che hanno diverse sfumature
 
ho tentato di dirti quel che so, e non è molto : in realtà è 
un campo parecchio complicato a volerlo affrontare in modo 
QUANTITATIVO (cosa che io non so fare salvo in rari casi con 
un diagramma di fase sotto mano negli scenari più familiari, 
tipo l'acciaio comune, che è già incasinato di suo).
 
ah : i modelli strutturali normalmente non si occupano più 
di tanto della natura del legame. Non so affrontare bene la 
correlazione, ho dei dati "sfusi" al riguardo.
 
Normalmente i legami con forte carattere polare, tendente 
alla ionicità, tendono a manifestare una più spiccata 
tendenza alla cristallizzazione. Probabilmente c'è sotto una 
ragione forte, tipo il fatto che l'incipiente parziale 
ionizzazione, produce localmente pattern alternanti nella 
distribuzione a corto raggio, e poi ciò si riverbera anche a 
medio raggio. Del tipo : due atomi di carica simile non 
amano starsi vicini, due di carica opposta si. Questa 
asimmetria fondamentale crea un ottimizzazione energetica 
che ostacola l'entropia e produce un trend auto-ordinante.
 
Sovente i cosiddetti composti intermetallici sono molto duri 
e fragili a differenza dei due metalli base proprio perché 
più cristallini e con parziale carattere ionico.
 
E' però molto difficile separare il discorso di ionicità dal 
discorso interstiziale vs sostituzionale, perché 
"casualmente" atomi con elettronegatività diversa hanno 
anche raggi atomici abbastanza diversi.
Penso a carburi, boruri e nitruri, (ricchi in metallo, non 
proprio quelli stechiometrici), che si possono considerare 
spesso interstiziali in senso strutturale, e composti 
intermetallici in senso della natura del legame
 
I composti proprio stechiometrici tendono ad avere spesso 
struttura cristallina (la correlazione è biunivoca), mentre 
notoriamente le leghe sostituzionali o non hanno nessuna 
formula chimica ben definita o cmq hanno range molto vasti 
di composizioni stabili.
Gli intermetallici hanno range più ristretti : se non li 
rispetti, si smistano da sé in fasi distinte, ciascuna 
spesso di stechiometria definita, e sono quindi poi 
polifasici ed eterogenei.
 
Avrò detto varie castronerie nel mucchio, mi sono sforzato 
con quello che mi ricordo senza scartabellare, diciamo ...
ciao
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)

 atomi o molecole nel reticolo.
 
Ed immagino che gli atomi del soluto debbano essere in posizioni 
casuali, quindi non ci sia un nuovo cristallo.
 
Ho a che fare con il PMN-PT, un "cristallo" piezoelettrico che e' una 
soluzione solida, e la proporzione di PMN e PT puo' essere per esempio 
di 1/3 e 2/3.
 
Grazie a tutti per le risposte!