Ποιες είναι οι ιδιότητες των ιοντικών κρυστάλλων;

Ένας κρύσταλλος είναι στερεή κατάσταση ύλης που περιέχει μια εσωτερική διάταξη ατόμων, μορίων ή ιόντων που είναι κανονική, επαναλαμβανόμενη και γεωμετρικά διευθετημένη. Οι κρύσταλλοι μπορούν να ομαδοποιηθούν από το γεωμετρικό σχήμα της εσωτερικής τους διάταξης ή από τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά τους ή τις ιδιότητές τους. Οι ιωνικοί κρύσταλλοι είναι μία από τις τέσσερις κύριες κατηγορίες κρυστάλλων κατά την ομαδοποίησή τους με βάση τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες.

Τα ιόντα είναι άτομα που φέρουν είτε θετικό είτε αρνητικό φορτίο. Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων που αποτελούν τον κρύσταλλο συγκρατούν τα άτομα μαζί. Οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων είναι σημαντικά ισχυρότερες από εκείνες μεταξύ ουδέτερων ατόμων και αντιπροσωπεύουν τις ιδιότητες που επιδεικνύουν οι ιοντικοί κρύσταλλοι. Το χλωριούχο νάτριο, πιο γνωστό ως επιτραπέζιο άλας, είναι ένα παράδειγμα ιονικού κρυστάλλου.

Οι ιωνικοί κρύσταλλοι είναι διαλυτοί στο νερό. Όταν διαλύονται, τα ιόντα που σχηματίζουν τον κρύσταλλο διαχωρίζονται ή χωρίζονται, ελευθερώνοντάς τα να μεταφέρουν ηλεκτρικό φορτίο μέσω του διαλύματος. Ιονικοί κρύσταλλοι σε λιωμένη κατάσταση επίσης μεταφέρουν καλά ηλεκτρισμό. Όπως η διάλυση των κρυστάλλων στο νερό, η τήξη τους επιτρέπει στα ελεύθερα ιόντα να κινηθούν σε θετικούς και αρνητικούς πόλους.

Η αντοχή των δεσμών μεταξύ ιόντων σε ιοντικούς κρυστάλλους τα καθιστά αρκετά σκληρά σε σύγκριση με άλλους τύπους κρυστάλλων. Παρά τη σκληρότητά τους, οι ιοντικοί κρύσταλλοι είναι εύθραυστοι. Υπό πίεση, τα ιόντα εντός του κρυστάλλου που έχουν το ίδιο φορτίο γλιστρούν στην ευθυγράμμιση. Η προκύπτουσα ηλεκτροστατική απώθηση μεταξύ ομοειδών ιόντων προκαλεί τη διάσπαση του κρυστάλλου.

Όταν μια ουσία είναι σε στερεή μορφή, τα άτομα της είναι τόσο στενά συνδεδεμένα που παραμένουν σε σχετικά σταθερή θέση. Η θέρμανση του στερεού προκαλεί την κίνηση των ατόμων και παρόλο που παραμένουν συνδεδεμένα μεταξύ τους, τα εξαρτήματα είναι χαλαρότερα και τα στερεά υγρά. Η θέρμανση ενός υγρού προκαλεί τελικά τα σωματίδια του να ξεπεράσουν τους δεσμούς που τα συγκρατούν και το υγρό εξατμίζεται. Η θερμοκρασία στην οποία η πίεση ατμών είναι αρκετά μεγάλη για να προκαλέσει σχηματισμό φυσαλίδων μέσα στο υγρό ονομάζεται σημείο βρασμού της ουσίας. Τα καθαρά κρυσταλλικά στερεά έχουν χαρακτηριστικά σημεία τήξης και βρασμού, ιδιότητες που χρησιμοποιούνται συνήθως για την ταυτοποίησή τους. Οι ιωνικοί κρύσταλλοι παρουσιάζουν υψηλά σημεία τήξης και βρασμού σε σχέση με εκείνα με ασθενέστερους, μη ιονικούς δεσμούς.

Η ενθαλπία σύντηξης είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την τήξη μιας συγκεκριμένης ποσότητας, που ονομάζεται mole, μιας στερεάς ουσίας, διατηρώντας παράλληλα σταθερή πίεση. Η ενθαλπία εξάτμισης είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη μετατροπή ενός γραμμομορίου υγρής ουσίας σε αέρια κατάσταση, υπό σταθερή πίεση. Σύμφωνα με τον Fred Senese του Τμήματος Χημείας του Κρατικού Πανεπιστημίου Frostburg, αυτές οι ιδιότητες είναι Συνήθως 10 έως 100 φορές μεγαλύτεροι για ιονικούς κρυστάλλους σε σύγκριση με εκείνους με ασθενέστερους χημικούς δεσμούς.