Τύποι συγκόλλησης σε κρύσταλλα

Τα άτομα συνδέονται κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων με αποτέλεσμα τον σχηματισμό κρυστάλλων. Οι κρύσταλλοι ορίζονται ως μια στερεά κατάσταση ύλης στην οποία τα άτομα συσκευάζονται σφιχτά. Το διακριτικό χαρακτηριστικό των κρυστάλλων είναι ότι η στερεή τους μορφή είναι συμμετρική σε όλες τις πλευρές. Το συγκεκριμένο γεωμετρικό σχήμα των κρυστάλλων ονομάζεται κρυσταλλικό πλέγμα. Όταν τα ηλεκτρόνια των ατόμων συνδυάζονται με τα περιβάλλοντα άτομα, ο χημικός δεσμός ολοκληρώνεται και σχηματίζονται κρύσταλλοι.

Όταν σχηματίζονται ιονικοί κρύσταλλοι, τα ηλεκτρόνια πηδούν τις τροχιές τους για να συνδεθούν με το αντίστοιχο άτομο στήριξης. Ο προκύπτων συνδυασμός αρνητικών ή θετικά φορτισμένων ηλεκτροστατικών δυνάμεων σταθεροποιεί τα ιόντα. Ο φυσικός Charles Augustin de Coulomb καθόρισε αυτές τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις, ή τις δυνάμεις Coulombic, με τη μορφή νόμου. Σύμφωνα με το νόμο του Coulomb, οι ελκυστικές δυνάμεις που σχηματίζονται μεταξύ των ατόμων τραβούν τα άτομα μαζί, και αυτή η δράση επαναλαμβάνεται λόγω των παρόμοιων φορτίων μεταξύ των ίδιων ιόντων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα έναν πολύ ισχυρό δεσμό ατόμων στους κρυστάλλους. Αυτές οι έντονες δυνάμεις αποδίδουν υψηλά σημεία τήξης και άκαμπτες δομές σε αυτούς τους κρυστάλλους.

Ένας ομοιοπολικός δεσμός, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι μια κρυσταλλική δομή στην οποία τα ηλεκτρόνια δεν αφήνουν τις τροχιές τους. Τα ηλεκτρόνια, αντίθετα, μοιράζονται μεταξύ δύο ατόμων. Ένα κοινό ηλεκτρόνιο με αυτόν τον τρόπο δεσμεύει κάθε δύο παρακείμενα άτομα. Τα δεσμευμένα άτομα μοιράζονται περαιτέρω ένα άλλο ηλεκτρόνιο από τα άτομα δίπλα τους και ούτω καθεξής. Ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ των ατόμων μιας ουσίας οδηγεί στο σχηματισμό ενός γεωμετρικού κρυστάλλου.

Ο δεσμός Van der Waals είναι μια αδύναμη αλληλεπίδραση μεταξύ των ατόμων μιας ουσίας, με αποτέλεσμα κρυστάλλους μαλακής συνοχής. Η εξωτερική τροχιά των ατόμων είναι πλήρως γεμάτη με κοινά ηλεκτρόνια, αλλά το φορτίο τους συνεχίζει να μεταφέρεται.

Ένας δεσμός υδρογόνου σχηματίζεται όταν ένα άτομο υδρογόνου έλκεται προς τα αντίστοιχα ηλεκτρόνια των αντίστοιχων ατόμων. Αυτό παρεμποδίζει τον σχηματισμό κρυστάλλων. Ένα άτομο υδρογόνου, αφού συνδεθεί με ένα άλλο άτομο, τραβιέται προς το αρνητικό φορτίο ενός γειτονικού μορίου. Αυτό περιορίζει το άτομο υδρογόνου μεταξύ δύο αρνητικών φορτίων. Οι δεσμοί υδρογόνου βρίσκονται συνήθως σε κρυστάλλους πάγου, όπου τα άτομα υδρογόνου συσκευάζονται σφιχτά μεταξύ δύο ατόμων οξυγόνου.

Στον σχηματισμό μεταλλικών κρυστάλλων, όλα τα ηλεκτρόνια από τις ατομικές τροχιές απελευθερώνονται από τις διαδρομές τους. Αυτά συσσωρεύονται και σχηματίζουν ένα σύννεφο. Όλο αυτό το σύμπλεγμα προσελκύεται από τα θετικά φορτισμένα κέντρα των ατόμων. Αυτό το αξιοθέατο συγκρατεί τα άτομα μαζί. Όλα τα μέταλλα σχηματίζουν κρύσταλλα αυτού του τύπου. Καθώς τα ηλεκτρόνια είναι ελεύθερα να κινούνται στην ένωση, οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται είναι πολύ αγώγιμοι.