Analisi XRD di alcuni Metalli

Proponiamo in questo Post l’analisi XRD di alcuni elementi metallici.

Oro

L’oro è l’elemento chimico di numero atomico 79. Il suo simbolo è Au (dal latino “aurum”). È un metallo di transizione tenero, pesante, duttile, malleabile di colore giallo, dovuto all’assorbimento delle lunghezze d’onda del blu dalla luce incidente.
Il campione esaminato mediante tecnica XRD è costituito da un cristallo di quarzo (utilizzato negli oscillatori) con le superfici parzialmente ricoperte da uno strato di oro. Il sistema cristallino è cubico fcc.

Per la riflessione Bragg dello strato di oro compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti formule :

• λ = 0.1542 nm
• d = λ / 2senθ

hkl	2θ	d(nm)
111	37.67	0.2388

La distanza interplanare ottenuta è vicina al valore esatto che risulta essere di 0.235 nm.

Alluminio

L’alluminio è un elemento chimico della tavola periodica degli elementi con numero atomico 13. Il suo simbolo è Al.
Si tratta di un metallo duttile color argento. L’alluminio si estrae principalmente dai minerali di bauxite ed è notevole la sua morbidezza, la sua leggerezza e la sua resistenza all’ossidazione, dovuta alla formazione di un sottilissimo strato di ossido che impedisce all’ossigeno di corrodere il metallo sottostante
Il campione esaminato mediante tecnica XRD consiste di un campione di polvere di alluminio molto fine pressata all’interno di un anello di plastica. Il sistema cristallino è cubico fcc.

Per la riflessione Bragg dell’alluminio compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti formule :

• λ = 0.1542 nm
• d = λ / 2senθ

hkl	2θ	d(nm)
111	38,33	0,2348
200	44,5	0,2036

La distanza interplanare ottenuta è vicina al valore esatto che risulta essere di 0,2025 nm.
I picchi di riflessione sono piuttosto allargati, questo è probabilmente dovuto anche alle piccole dimensioni dei cristalliti della polvere di alluminio.

Berillio

Il berillio è l’elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo Be e come numero atomico 4. Il berillio è un metallo alcalino terroso di colore grigio acciaio. È rigido, leggero ma fragile. La relazione diagonale con l’alluminio fa sì che questi due elementi abbiano proprietà simili.
Il campione esaminato mediante tecnica XRD consiste di un sottile disco. Il sistema cristallino è hcp (hexagonal close-packed).

Per la riflessione Bragg del berillio compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti formule :

• λ = 0.1542 nm
• d = λ / 2senθ

hkl	2θ	d(nm)
002	50,5	0,181

La distanza interplanare ottenuta è vicina al valore esatto che risulta essere (lato cella , doppio della distanza tra i piani 002) di 0,358 nm.

Magnesio

Il magnesio è l’elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo Mg e come numero atomico 12. Il magnesio è l’ottavo elemento più abbondante e costituisce circa il 2% della crosta terrestre; inoltre è il terzo per abbondanza tra gli elementi disciolti nell’acqua di mare.
Il campione esaminato mediante tecnica XRD consiste in una sottila lam. Il sistema cristallino è hcp (hexagonal close-packed).

Per la riflessione Bragg del magnesio compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti formule :

• λ = 0.1542 nm
• d = λ / 2senθ

hkl	2θ	d(nm)
002	34,2	0,262

La distanza interplanare ottenuta è vicina al valore esatto che risulta essere (lato cella , doppio della distanza tra i piani 002) di 0,521 nm.

Rame

Il rame è l’elemento chimico di numero atomico 29. Il suo simbolo è Cu.
Il rame è un metallo rosato o rossastro, di conducibilità elettrica e termica elevatissima, superata solo da quelle dell’argento; è molto resistente alla corrosione.
Rame, argento, e oro sono nel gruppo 11 della tabella periodica; questi tre metalli hanno un solo elettrone nell’orbitale s con le d-shell completamente riempite e sono caratterizzati da elevate duttilità e conduttività elettrica e termica. Le interazioni interatomiche sono dominate dagli elettroni negli orbitali s che costituiscono i legami metallici. I legami metallici nel rame non hanno carattere covalente e sono relativamente deboli. Questa osservazione spiega la bassa durezza e l’alta duttilità dei cristalli singoli di rame. A livello macroscopico, l’introduzione di difetti nel reticolo cristallino, ostacolando la deformazione del materiale sottoposto a sforzo, rende il materiale stesso più duro. Per questa ragione, il rame si presenta solitamente in forma policristallina, più resistente rispetto alla forma monocristallina.
La struttura del cristallo e cubica a facce-centrate (fcc).

Per la riflessione Bragg del rame compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti

• λ = 0.1542 nm
• d = λ / 2senθ

hkl	2θ	d(nm)
200	50,33	0,181

La distanza interplanare ottenuta è vicina al valore esatto che risulta essere (lato cella , doppio della distanza tra i piani 200) di 0,361 nm.

Tantalio

Il tantalio è un elemento chimico. Il suo simbolo è Ta. È un metallo di transizione duro e duttile, lucido, di colore blu-grigio, molto resistente alla corrosione, soprattutto all’attacco degli acidi, ed è un buon conduttore di calore ed elettricità.
Il tantalio esiste in due fasi cristalline, alfa e beta. La fase alfa è relativamente duttile e soffice; ha struttura cubica a corpo centrato (lato reticolo a = 0.33058 nm). La fase beta phase è dura e fragile; il suo cristallo ha simmetria tetragonale (a = 1.0194 nm, c = 0.5313 nm). La fase beta è metastabile e diventa fase alfa alla temperatura di 750–775 °C.
Il tantalio si trova quasi interamente nella fase alfa, mentre la fase beta si presenta solitamente in film sottili.

Per la riflessione Bragg del tantalio compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti

• λ = 0.1542 nm
• d = λ / 2senθ

hkl	2θ	d(nm)
200	55,5	0,166

La distanza interplanare ottenuta è vicina al valore esatto che risulta essere (lato cella , doppio della distanza tra i piani 200) di 0,331 nm.

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