GHISE

Le ghise sono leghe del ferro contenenti carbonio, silicio ed altri elementi (alliganti, ovvero soluti) in minori quantità. Sono prodotte in enormi quantitativi ogni anno dato il loro ampio utilizzo anche come materiale di partenza per ottenere l’ancor più richiesto acciaio. Quest’ultimo è a sua volta una lega del ferro che, a differenza della ghisa che ha un contenuto carbonioso del 2-4%, presenta un tenore di carbonio al massimo dell’1-1.5%. Leggi tutto “GHISE”

CARBURI

Tra gli innumerevoli composti del carbonio non potevano mancare quelli binari, in particolare quelli formati tra l’atomo di carbonio ed elementi meno elettronegativi. In questi composti  il legame chimico può essere ionico ,covalente o metallico.

Tra i carburi cristallini ionici troviamo ad esempio quelli formati con i metalli alcalini o gli alcalino-terrosi, ottenibili per riscaldamento di una miscela carbone-ossido del metallo.  Alcuni carburi ionici presentano l’anione C4- , dunque non ci stupiremo del fatto che sono chiamati anche  metanuri vista la formazione di metano come prodotto di idrolisi, come nel caso del carburo di alluminio Al4C3 :

Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4

In altri composti ionici invece individuiamo lo ione C22- , come nel caso di CaC2 , K2C2 , BaC2 , Na2C2   che possono essere visti come  acetiluri , Leggi tutto “CARBURI”

DIFFUSIONE NELLO STATO SOLIDO

I fenomeni diffusivi (trasporto di materia) , ovvero lo spostamento di particelle di una data sostanza attraverso la sostanza stessa (autodiffusione) o attraverso particelle di una sostanza diversa (interdiffusione) , dove la forza motrice è costituita da gradienti di concentrazione , hanno degli effetti facilmente percepibili se facciamo riferimento a ciò che accade allo stato gassoso.

Infatti a tutti probabilmente ci sarà capitato, svitando il tappo di una boccetta di profumo, di percepire l’odore anche ad una certa distanza dal contenitore dopo alcuni minuti. Il moto disordinato e veloce delle particelle allo stato gassoso e le loro elevate distanze spiegano facilmente l’ alta velocità del fenomeno. Leggi tutto “DIFFUSIONE NELLO STATO SOLIDO”

DIODI E LED

Il diodo a giunzione è un dispositivo elettronico a due elettrodi che permette il passaggio di corrente elettrica solo in un determinato verso. Quindi se è attraversato da una corrente alternata, cioè una corrente elettrica che cambia il proprio verso di percorrenza con una certa periodicità, quello che potremo osservare (in condizioni di diretta polarizzazione) è il passaggio di una corrente unidirezionale , esclusivamente nel verso che lo stesso diodo consente, bloccando il flusso ogni volta che si ripresenta nell’altra direzione. Questo rappresenta un caso molto diffuso di utilizzo del diodo come raddrizzatore.

Di particolare interesse sono una categoria particolare di diodi, i LED (diodi ad emissione di luce), attualmente impiegati largamente non solo per la costruzione di display e schermi televisivi , ma anche per la stessa illuminazione sia domestica che pubblica, Leggi tutto “DIODI E LED”

LA GIUNZIONE pn

Una giunzione pn è il risultato dell’unione di un semiconduttore estrinseco di tipo n con uno di tipo p ; può essere ottenuta da  un’ unica struttura cristallina attraverso la creazione di due zone  separate  a drogaggio opposto. In corrispondenza della zona di contatto tra le due regioni p ed n possono avvenire fenomeni diffusivi (migrazione) delle cariche di trasporto di maggioranza (lacune ed elettroni) verso la regione adiacente.

Questo vuol dire che attraverso la zona di contatto le lacune diffondono dalla zona p (che ricordiamo possedere una maggioranza di trasportatori positivi) verso quella n, dove possono ricombinarsi con gli elettroni, e al contrario gli elettroni diffondono in direzione opposta per andare a ricombinarsi con le lacune nella regione di tipo p.

semiconduttori estrinseci uniti
Giunzione pn

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SEMICONDUTTORI ESTRINSECI

La conducibilità elettrica dei semiconduttori può essere opportunamente fatta variare attraverso un processo di drogaggio (doping) , che consiste nell’introduzione di impurezze nella struttura del semiconduttore originale. Possiamo ottenere in tal modo quelli che vengono considerati semiconduttori estrinseci o appunto semiconduttori drogati.

Ci siamo già occupati dei semiconduttori intrinseci nel precedente articolo, dove abbiamo analizzato il caso del silicio : se puro a sufficienza, la conducibilità elettrica misurata è esclusivamente dovuta ad elettroni disponibili alla conduzione originati da rottura di legami, con conseguente formazione di coppie di trasportatori elettrone-lacuna in numero proporzionale alla temperatura.

Facendo ancora riferimento al silicio, i semiconduttori estrinseci detti di tipo “n” (negativi) sono il risultato dell’introduzione di atomi pentavalenti (fosforo, per esempio) Leggi tutto “SEMICONDUTTORI ESTRINSECI”

SEMICONDUTTORI INORGANICI

Abbiamo già discusso nei precedenti articoli della conducibilità elettrica a proposito dei metalli, attribuendo loro valori elevati di tale grandezza come conseguenza dell’alta mobilità elettronica che tali materiali vantano.

Una situazione ben diversa si presenta per alcuni elementi del 3° , 4° e 5° gruppo della tavola periodica, in particolare è opportuno parlare del silicio, il semiconduttore inorganico per eccellenza, ovvero il più diffuso oggi.

Il Silicio infatti, come pure il germanio , presenta una struttura cristallina cubica che corrisponde a quella del diamante, ovvero con quattro legami covalenti a legare altrettanti atomi adiacenti , con orbitali sp3 a geometria tetraedrica.

Silicio legami covalenti
Struttura del Silicio

Non a caso allo zero assoluto di temperatura il Silicio è un isolante, non conduce corrente elettrica perchè gli elettroni sono tutti impegnati nei legami chimici e non hanno sufficiente energia per allontanarsi dai siti di legame e diventare disponibili alla conduzione elettrica. Questa situazione è decisamente diversa a temperature superiori, quindi anche a temperatura ambiente: l’agitazione termica può mettere in condizione un numero crescente di elettroni di staccarsi dal loro naturale sito di legame Leggi tutto “SEMICONDUTTORI INORGANICI”

IL LEGAME METALLICO

Mercurio a parte, sappiamo che i metalli a temperatura e pressione ambiente sono solidi con proprietà già descritte in un articolo precedente. Gli atomi che formano la struttura cristallina sono disposti in posizioni ben definite e formano un reticolo a tre dimensioni caratterizzato da un impacchettamento molto efficace, con pochi spazi vuoti. I nodi del reticolo cristallino non sono però atomi neutri, ma atomi che hanno perso uno o due elettroni, ovvero cationi. Leggi tutto “IL LEGAME METALLICO”

LITIO ALLUMINIO IDRURO

Il LiAlH4 è noto anche col nome IUPAC litio tetraidroalluminato , un composto ionico costituito dallo ione Li+ e dall’anione tetraedrico AlH4- . Quest’ultimo  presenta una struttura geometrica che ricorda decisamente quella del metano , con un angolo di legame di 109,5° , con una carica negativa che ha origine in un legame dativo che uno solo degli idrogeni forma con un orbitale 3p vuoto dell’alluminio. Leggi tutto “LITIO ALLUMINIO IDRURO”