Un cristal est un état solide de la matière contenant un arrangement interne d'atomes, de molécules ou d'ions qui est régulier, répété et arrangé géométriquement. Les cristaux peuvent être regroupés par la forme géométrique de leur disposition interne ou par leurs caractéristiques ou propriétés physiques et chimiques. Les cristaux ioniques sont l'une des quatre principales catégories de cristaux lorsqu'on les regroupe en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques.
Une force de liaison
Les ions sont des atomes qui portent une charge positive ou négative. Les forces électrostatiques entre les ions de charge opposée qui composent le cristal maintiennent les atomes ensemble. Les forces d'attraction entre les ions chargés de manière opposée sont significativement plus fortes que celles entre les atomes neutres et expliquent les propriétés présentées par les cristaux ioniques. Le chlorure de sodium, plus communément appelé sel de table, est un exemple de cristal ionique.
Conductivité électrique
Les cristaux ioniques sont solubles dans l'eau. Une fois dissous, les ions constituant le cristal se dissocient ou se séparent, les libérant pour transporter une charge électrique à travers la solution. Les cristaux ioniques à l'état fondu conduisent également bien l'électricité. Comme pour dissoudre les cristaux dans l'eau, leur fusion permet aux ions libres de se déplacer vers les pôles positifs et négatifs.
Dureté
La force des liaisons entre les ions dans les cristaux ioniques les rend assez durs par rapport à d'autres types de cristaux. Malgré leur dureté, les cristaux ioniques sont cassants. Sous pression, les ions à l'intérieur du cristal qui ont la même charge glissent en alignement. La répulsion électrostatique résultante entre des ions similaires provoque la division du cristal.
Faire fondre et bouillir
Lorsqu'une substance est sous sa forme solide, ses atomes sont si étroitement liés qu'ils restent dans une position relativement fixe. Le chauffage du solide fait bouger les atomes et bien qu'ils restent liés les uns aux autres, les attaches sont plus lâches et le solide se liquéfie. Le chauffage d'un liquide amène ses particules à finir par surmonter les liaisons qui les maintiennent ensemble et le liquide se vaporise. La température à laquelle la pression de vapeur est suffisamment élevée pour provoquer la formation de bulles dans le liquide est appelée point d'ébullition de la substance. Les solides cristallins purs ont des points de fusion et d'ébullition caractéristiques, propriétés couramment utilisées pour les identifier. Les cristaux ioniques présentent des points de fusion et d'ébullition élevés par rapport à ceux avec des liaisons non ioniques plus faibles.
Enthalpies
L'enthalpie de fusion est la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre une quantité spécifique, appelée mole, d'une substance solide tout en maintenant une pression constante. L'enthalpie de vaporisation est la quantité de chaleur nécessaire pour convertir une mole d'une substance liquide en un état gazeux, sous pression constante. Selon Fred Senese du département de chimie de l'université d'État de Frostburg, ces propriétés sont typiquement 10 à 100 fois supérieur pour les cristaux ioniques par rapport à ceux avec des liaisons chimiques plus faibles.