Vergleich zwischen metallischen und ionischen Kristallen

Definiert als jede Substanz mit einem geordneten, geometrischen, sich wiederholenden Muster, können Kristalle unabhängig von ihren Komponenten in Zusammensetzung und Eigenschaften einheitlich erscheinen. Obwohl metallische und ionische Kristalle einige Ähnlichkeiten aufweisen, gibt es auch deutliche Unterschiede zwischen ihnen.

Ionenbindung tritt auf, wenn Elemente Valenzelektronen entweder gewinnen oder verlieren, um stabiler zu werden. Elemente wie Natrium verlieren normalerweise ein Elektron, was zu einem positiv geladenen Atom führt, während Elemente wie Chlor normalerweise ein Elektron aufnehmen, das es dem Atom ermöglicht, negativ geladen zu werden. Diese Atome bilden aufgrund der starken elektrischen Anziehung leicht eine Verbindung.

Ionische Kristalle bilden sich normalerweise zwischen Elementen der Gruppen 1 und 2, wenn sie mit Elementen der Gruppen 16 und 17 im Periodensystem kombiniert werden. Die Bindung erfolgt zwischen den positiven und negativen Ladungen einzelner Atome, wobei die resultierenden Kristalle aus positiven und negativen Ionen bestehen, die in einem abwechselnden Ladungsmuster angeordnet sind. Diese Anordnung verleiht Ionenkristallen bestimmte Eigenschaften; im Allgemeinen neigen sie zu hohen Schmelzpunkten und sind gute Isolatoren. Außerdem sind sie hart und spröde.

Die meisten Metalle haben sehr wenige Valenzelektronen in ihren äußersten Schalen; Metalle besitzen auch freie Elektronenorbitale knapp unterhalb ihrer höchsten Energieniveaus, was zu einer gewissen Überlappung der freien Schalen führt. Aus diesem Grund neigen die Elektronen von Metallen dazu, frei zwischen den Energieniveaus zu wandern und gehören nicht vollständig zu einem Atom; dies wird oft als "Meer von Elektronen" bezeichnet. Metallische Bindungen sind die Anziehungskraft zwischen Atomen und Elektronen in diesem "Meer".

Während Ionenkristalle positive Ladungen mit negativen Ladungen abwechseln, enthalten Metallkristalle Atome gleicher Ladung, die von einem Meer aus Elektronen umgeben sind. Da sich diese Elektronen innerhalb der Kristallstruktur frei bewegen können, können Metalle sind gute Dirigenten von Strom und Wärme. Darüber hinaus ist es diese Bewegungsfreiheit der Elektronen, die es Metallen ermöglicht, sowohl formbar als auch duktil: Da die Bindung in alle Richtungen gleich ist, können die Atome ohne aneinander vorbeigleiten brechen.

Zusätzlich zu den bereits aufgeführten Eigenschaften lösen sich ionische Kristalle normalerweise in Wasser und anderen ionischen Flüssigkeiten. Metallische Kristalle sind in Wasser unlöslich. Metallische Kristalle neigen auch dazu, glänzend und reflektierend zu sein, während ionische Kristalle eher salzartig erscheinen.