Définis comme toute substance ayant un motif ordonné, géométrique et répétitif, les cristaux peuvent sembler avoir une composition et des propriétés uniformes, quels que soient leurs composants. Bien que les cristaux métalliques et ioniques partagent certaines similitudes, il existe également des différences nettes entre eux.
Une liaison ionique
La liaison ionique se produit lorsque des éléments gagnent ou perdent des électrons de valence afin de devenir plus stables. Des éléments tels que le sodium perdent généralement un électron, ce qui donne un atome chargé positivement, tandis que des éléments comme le chlore gagnent généralement un électron qui permet à l'atome de se charger négativement. Ces atomes forment facilement un composé en raison de la forte attraction électrique.
Cristaux ioniques
Les cristaux ioniques se forment généralement entre les éléments des groupes 1 et 2 lorsqu'ils sont combinés avec des éléments des groupes 16 et 17 sur le tableau périodique. La liaison se fait entre les charges positives et négatives des atomes individuels, les cristaux résultants étant constitués d'ions positifs et négatifs disposés selon un schéma de charges alterné. Cette disposition confère aux cristaux ioniques certaines propriétés; en général, ils ont tendance à avoir des points de fusion élevés et sont de bons isolants. Ils sont également durs et cassants.
Collage métallique
La plupart des métaux ont très peu d'électrons de valence dans leur enveloppe externe; les métaux possèdent également des orbitales électroniques vacantes juste en dessous de leurs niveaux d'énergie les plus élevés, ce qui entraîne un certain chevauchement des coquilles vacantes. Pour cette raison, les électrons des métaux ont tendance à se déplacer librement entre les niveaux d'énergie et n'appartiennent totalement à aucun atome; c'est ce qu'on appelle souvent une « mer d'électrons ». La liaison métallique est l'attraction entre les atomes et les électrons dans cette « mer ».
Cristaux Métalliques
Alors que les cristaux ioniques alternent charges positives et charges négatives, les cristaux métalliques contiennent des atomes de même charge entourés d'une mer d'électrons. Étant donné que ces électrons sont libres de se déplacer dans la structure cristalline, les métaux sont de bons conducteurs d'électricité et de chaleur. De plus, c'est cette liberté de mouvement des électrons qui permet aux métaux d'être à la fois malléables et ductile: Puisque la liaison est la même dans toutes les directions, les atomes peuvent glisser les uns sur les autres sans rupture.
Autres propriétés
En plus des propriétés déjà énumérées, les cristaux ioniques se dissolvent généralement dans l'eau et d'autres liquides ioniques. Les cristaux métalliques sont insolubles dans l'eau. Les cristaux métalliques ont également tendance à être brillants et réfléchissants, tandis que les cristaux ioniques ont tendance à ressembler davantage à du sel.