Bindungsarten in Kristallen

Atome verbinden sich während chemischer Reaktionen, um zur Kristallbildung zu führen. Kristalle werden als fester Aggregatzustand definiert, in dem Atome dicht aneinander gepackt sind. Kristalle zeichnen sich dadurch aus, dass ihre feste Form allseitig symmetrisch ist. Die spezifische geometrische Form von Kristallen wird als Kristallgitter bezeichnet. Wenn sich die Elektronen von Atomen mit umgebenden Atomen verbinden, wird eine chemische Bindung vollzogen und Kristalle werden gebildet.

Bei der Bildung von Ionenkristallen springen Elektronen ihre Bahnen, um sich mit dem entsprechenden tragenden Atom zu verbinden. Die resultierende Kombination von negativ oder positiv geladenen elektrostatischen Kräften stabilisiert Ionen. Der Physiker Charles Augustin de Coulomb hat diese elektrostatischen Kräfte oder Coulomb-Kräfte in Form eines Gesetzes definiert. Nach dem Coulomb-Gesetz ziehen die zwischen den Atomen gebildeten Anziehungskräfte die Atome zusammen, und dieser Vorgang wird aufgrund der ähnlichen Ladungen zwischen denselben Ionen nachteilig repliziert. Dies führt zu einer sehr starken Bindung von Atomen in den Kristallen. Diese hochintensiven Kräfte schreiben diesen Kristallen hohe Schmelzpunkte und starre Strukturen zu.

Eine kovalente Bindung ist, wie der Name schon sagt, eine Kristallstruktur, in der die Elektronen ihre Bahnen nicht verlassen. Elektronen werden stattdessen zwischen zwei Atomen geteilt. Ein gemeinsames Elektron bindet auf diese Weise alle zwei benachbarten Atome. Die gebundenen Atome teilen sich außerdem ein weiteres Elektron von den benachbarten Atomen und so weiter. Die kovalente Bindung zwischen den Atomen einer Substanz führt zur Bildung eines geometrischen Kristalls.

Eine Van-der-Waals-Bindung ist eine schwache Wechselwirkung zwischen den Atomen einer Substanz, die zu Kristallen mit weicher Konsistenz führt. Die äußere Umlaufbahn der Atome ist vollständig mit geteilten Elektronen gefüllt, aber ihre Ladung überträgt sich ständig.

Eine Wasserstoffbrücke entsteht, wenn ein Wasserstoffatom von den jeweiligen Elektronen der entsprechenden Atome angezogen wird. Dies stört die Kristallbildung. Ein Wasserstoffatom wird, nachdem es an ein anderes Atom gebunden wurde, zur negativen Ladung eines benachbarten Moleküls gezogen. Dadurch wird das Wasserstoffatom zwischen zwei negativen Ladungen eingeschlossen. Wasserstoffbrücken werden häufig in Eiskristallen gefunden, in denen Wasserstoffatome eng zwischen zwei Sauerstoffatomen gepackt sind.

Bei der metallischen Kristallbildung lösen sich alle Elektronen aus den Atombahnen aus ihrer Bahn. Diese verklumpen und bilden eine Wolke. Dieser gesamte Cluster wird von den positiv geladenen Zentren der Atome angezogen. Diese Anziehung hält die Atome zusammen. Alle Metalle bilden solche Kristalle. Da sich die Elektronen in der Verbindung frei bewegen können, sind die gebildeten Kristalle hochleitfähig.