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Le Dimensioni dell’Atomo

Avendo a disposizione i seguenti tre monocristalli : Cloruro di Sodio, Cloruro di Potassio e Cloruro di Rubidio, abbiamo la possibilità di effettuare la scansione XRD per questi tre cristalli e confrontare i risultati ottenuti per ricavare informazioni sulle dimensioni atomiche dei differenti ioni.
Per questo esperimento utilizziamo il diffrattometro tel-x-ometer configurato a 30 KV ed 80 μA, con il filtro di Nikel in modo da avere un fascio X monocromatico in corrispondenza della emissione del rame.

I risultati delle scansioni sono presentati nel grafico sotto in cui si vedono i picchi Bragg per i tre composti, notiamo che l’intensità del picco va calando passando da NaCl a KCl e a RbCl, ma questo dipende dal fattore di scattering e dal fenomeno dell’autoassorbimento della radiazione diffratta da parte del cristallo.

Dalla legge di Bragg possiamo calcolare la spaziatura dei piani cristallografici con la formula seguente :

d = λ / 2sinθ

Inseriamo i dati ottenuti nella tabelle seguente con i dati dei picchi presenti nel grafico per ciascun composto, dove λ = 0.154 nm è la lunghezza d’onda della emissione Kα del rame e a = 2d è la dimensione della cella unitaria del reticolo cristallino.

 Cristallo 2θ (°) θ (°) senθ λ (nm) d (nm) a (nm)  a* (nm)
 NaCl  31.50  15.75  0.271  0.154  0.284  0.568  0.564
 KCl  28.17  14.08  0.243  0.154  0.317  0.634  0.630
 RbCl  26.67  13.33  0.231  0.154  0.333  0.666  0.658

a* : valori presi dalla letteratura scientifica

Osserviamo che la spaziatura a dei cristalli aumenta con il numero atomico dei metalli alcalini; Il sodio Na, nel terzo periodo ha undici (11) elettroni ai livelli K, L e M; il potassio K nel quarto periodo ha diciannove (19) elettroni negli stati K, L, M e N, mentre il rubidio Rb ha trentasette (37) elettroni nei cinque stati energetici, K, L, M, N e O. Il cloro è comune ai tre composti e quindi l’evidenza suggerisce che la dimensione dei singoli atomi aumenta con il numero atomico.

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