Sechs Arten von kristallinen Feststoffen

Kristalline Festkörper bestehen aus sich wiederholenden, dreidimensionalen Mustern oder Gittern von Molekülen, Ionen oder Atomen. Diese Partikel neigen dazu, den von ihnen eingenommenen Raum zu maximieren, wodurch feste, nahezu inkompressible Strukturen entstehen. Es gibt drei Haupttypen von kristallinen Feststoffen: molekulare, ionische und atomare. Atomare Feststoffe können jedoch weiter danach unterschieden werden, ob es sich um Gruppe 8A-, Netzwerk- oder metallische kristalline Feststoffe handelt (was insgesamt sechs Typen ergibt).

Molekulare kristalline Feststoffe bestehen aus Molekülen, die durch Dispersion (oder London), Dipol-Dipol- und Wasserstoffbrücken-Zwischenteilchenkräfte zusammengehalten werden. Dies sind alles intermolekulare Kräfte, die erheblich schwächer sind als intramolekulare Kräfte, wie beispielsweise Ionenbindungen. Molekulare kristalline Feststoffe sind ziemlich weich, bilden schlechte elektrische und thermische Leiter und haben niedrige bis mäßige Schmelzpunkte. Gängige Beispiele sind Eis (H20) und Trockeneis (C02).

Ionische kristalline Festkörper – die aus positiven und negativen Ionen bestehen, die durch Ionen-Ionen-Anziehung zusammengehalten werden – gibt es in drei Grundformen: mit trigonalen Löchern, tetraedrischen Löchern und oktaedrischen Löchern. Alle diese unterschiedlichen Anordnungen weisen typischerweise kleinere Ionen auf, die die Löcher füllen, und größere, die die Primärstruktur bilden. Ionische kristalline Feststoffe sind bekannt für ihre hohen Schmelzpunkte und dafür, dass sie hart und spröde sind. Gängige Beispiele sind Natriumchlorid (NaCl), Magnesiumoxid (MgO) und Calciumfluorid (CaF2).

Atomare kristalline Festkörper bestehen aus Atomen, die durch Dispersion zusammengehalten werden. Diese Feststoffe sind weich, elektrisch und thermisch schlecht leitend und haben niedrige Schmelzpunkte.

Kristalline Feststoffe der Gruppe 8A sind eine spezielle Varietät von atomaren kristallinen Feststoffen. Sie bestehen aus erstarrten, inerten Edelgasen [wie Neon (Ne), Argon (Ar), Helium (He) und Radon (Rn)] und können nur bei unglaublich niedrigen Temperaturen (nahe dem absoluten Nullpunkt) auftreten.

Netzwerkkristalline Festkörper bestehen aus Atomen, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden. Sie sind unglaublich hart, haben hohe Schmelzpunkte und sind schlechte Wärme- und Stromleiter. Einige der bekanntesten kristallinen Festkörper – insbesondere Quarz (SiO2) und Diamanten (C) – fallen unter die Netzwerkkategorisierung.

Metallische kristalline Festkörper weisen Atome auf, die durch metallische Bindungen zusammengehalten werden, die elektromagnetischer Natur sind. Diese Bindungen verleihen metallischen kristallinen Strukturen ihre besonderen Eigenschaften als duktile, formbare und starke Wärme- und Stromleiter. Schmelzpunkte und Härte metallischer Kristalle können von niedrig bis sehr hoch und von weich bis hart variieren. Einige der häufigsten Beispiele sind Zink (Zn) und Eisen (Fe).