Cristalli ionici

Perchè i cristalli ionici sono trasparenti, fragili e allo stato solido non conducono corrente elettrica?
Franco Dega
18 gennaio 2004
In prima approssimazione i cristalli ionici si possono considerare costituiti da sfere rigide che portano cariche elettriche di segno opposto (ioni positivi e negativi) in rapporto stechiometrico tale da rispettare l'elettroneutralità della formula.

Nel cristallo ionico gli ioni di carica opposta si alternano con regolarità in modo da massimizzare le forze attrattive di natura elettrostatica. Questo semplice modello spiega qualitativamente alcune proprietà dei cristalli ionici.

La fragilità dei cristalli ionici è dovuta al fatto che i piani reticolari non possono scorrere l'uno rispetto all'altro in seguito all'applicazione di una forza, senza che si rompa l'edificio cristallino. Infatti, lo scorrimento fa sì che cariche dello stesso segno si vengano ad avvicinare l'una all'altra originando un effetto repulsivo e conseguente frattura del reticolo cristallino.

La trasparenza dei cristalli ionici (come quella dei cristalli molecolari e covalenti) è dovuta alla indisponibilità di livelli elettronici corrispondenti ai valori dell'energia di fotoni di luce visibile che di conseguenza non vengono assorbiti. Quando sono presenti impurità o imperfezioni reticolari, queste possono causare diffusione della luce visibile e quindi generare opacità.

I cristalli ionici non sono conduttori di elettricità dato che gli ioni che li costituiscono sono vincolati nel reticolo cristallino e quindi non possono muoversi liberamente seguendo un gradiente di potenziale elettrico. Solo quando i cristalli sono allo stato liquido, cioè sono fusi, diventano conduttori di elettricità, poiché gli ioni hanno la possibilità di muoversi nel liquido. Lo stesso succede quando un cristallo è sciolto in un solvente (per esempio l'acqua). Le soluzioni saline e i sali fusi sono conduttori di elettricità che vengono definiti di seconda specie per distinguerli dai metalli (conduttori di prima specie), dove le particelle responsabili della conduzione elettrica sono invece gli elettroni.

Stefano Mangani Dipartimento di Chimica, Università di Siena

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