AGGREGAZIONE, Stati di

AGGREGAZIONE, Stati di (I, p. 864)

La conoscenza della natura delle forze intermolecolari responsabili delle particolarità relative agli stati di aggregazione dei corpi si è, in questi ultimi anni, notevolmente arricchita. Attualmente si crede che la causa delle differenze che intercorrono fra lo stato gassoso, liquido e solido siano dovute al diverso ordinamento delle molecole, e cioè alla circostanza che mentre nei gas non si può riscontrare alcun tipo di ordine, in un liquido vi è un ordine strettamente "locale" (nel senso che spiegheremo più avanti), mentre nel solido sussiste un ordine tanto locale quanto generale.

Per quanto concerne lo stato solido, i principali progressi sono dovuti sia alle ricerche a indirizzo strettamente teorico condotte da alcuni studiosi (M. Born, N. F. Mott, F. Seitz, ecc.), sia alle ricerche di indirizzo tecnico effettuate allo scopo di sfruttare soprattutto le proprietà elastiche e plastiche dei materiali interessanti certe industrie (v. plasticità, in questa App.).

Pertanto oggi i corpi allo stato solido vengono divisi, per quanto concerne la loro struttura di aggregati e con particolare riguardo alle loro proprietà chimiche, termiche, elettriche e magnetiche, nella seguente maniera:

a) Metalli, che si distinguono per la loro conducibilità termica ed elettrica e che sono formati dalla combinazione di atomi di elementi elettropositivi.

b) Cristalli ionici, caratterizzati da un'alta conducibilità ionica ad alta temperatura, da un forte assorbimento nell'infrarosso dalla loro sfaldabilità. Sono formati da una combinazione di atomi altamente elettropositivi e altamente elettronegativi (cloruro di sodio).

c) Cristalli di valenza, caratterizzati dall'essere cattivi conduttori termici ed elettrici, dalla loro durezza, poco sfaldabili. Sono formati dalla combinazione degli elementi più leggeri delle colonne intermedie del sistema periodico (carborundum).

d) Semiconduttori, caratterizzati da una debole conducibilità elettronica, che aumenta col crescere della temperatura (ossido di zinco).

e) Cristalli molecolari, e cioè aggregati di atomi di scarsa affinità, quali i gas nobili allo stato solido e le molecole sature (molecole di elio, metano, ecc.).

Sulla base dei lavori condotti dai ricercatori in questi ultimi anni e sebbene si sia ancora lontani dall'avere una chiara conoscenza dei legami intermolecolari, è stata possibile la creazione di una teoria che inquadra, almeno qualitativamente, le proprietà - soprattutto termodinamiche - dei solidi.

Per quanto concerne la struttura dei liquidi, sono stati proposti due modelli, entrambi compatibili con i dati desunti dall'analisi roentgenografica. Il primo, ad opera principalmente di J. A. Prins e di J. D. Bernall, attribuisce ai liquidi una struttura quasi cristallina, nel senso che la distribuzione media delle molecole attorno ad una data molecola è la stessa ad ogni istante, pur essendo le molecole in continua agitazione. L'altro punto di vista, sviluppato da G. W. Stewart, attribuisce ai liquidi una struttura microcristallina, secondo la quale i liquidi vengono pensati come aggregati di un grandissimo numero di elementi a simmetria cristallina, composti ciascuno da qualche centinaio di molecole, chiamati gruppi cibotattici. Questi non debbono considerarsi come cristalli permanenti (in quanto le molecole passano, con una certa facilità, ai gruppi vicini), ma come vincoli geometrici ai quali vengono ad essere successivamente legate le mutue posizioni di un certo numero di molecole.

Un notevole contributo alla conoscenza dello stato liquido è stato apportato da Ja. I. Frenkel e dalla sua scuola. I suoi lavori hanno permesso di conoscere il comportamento dei liquidi in vicinanza del punto di solidificazione, ponendo in evidenza sperimentale la formazione di uno stato intermedio fra lo stato solido e lo stato liquido, chiamato dei semicristalli liquidi nel quale le molecole vengono, già prima della solidificazione, a disporsi secondo il reticolo cristallino del futuro corpo solido.

Bibl.: P. W. Bridgman, The Thermodinamics of Electrical Phenomena in Metals, New York 1934; N. F. Mott e H. Jones, Theory of Properties of Metals and Alloys, Oxford 1941; F. Seitz, The modern Theory of Solids, New York-Londra 1940; W. Hume-Rothery, The Structure of metals and Alloys, Londra 1936; N. F. Mott e H. Jones, Metals, Bristol 1942; L. Pauling, The Nature of Chemical Bond, Cornell 1941; W. L. Bragg, Atomic Structure of Minerals, Cornell 1941; G. Tammann, Der Glaszustand, Lipsia 1933; E. C. Bingham, Fluidity and Plasticity, New York 1938; R. Houwink, Materie Plastiche ed altri materiali, Milano 1946; Ja. I. Frenkel, Kineticeskaja Teoria Židkostiej, Leningrado 1945; una ricca rassegna dei più recenti lavori si trova in S. Glastone, Text Book of Physical Chemestry, Londra 1947.