सहसंयोजक और धात्विक जाली की सीमाएं क्या हैं?

परमाणु स्तर पर ठोस की तीन बुनियादी संरचनाएँ होती हैं। कांच और मिट्टी के अणु बहुत अव्यवस्थित होते हैं और उनकी व्यवस्था में कोई दोहराई जाने वाली संरचना या पैटर्न नहीं होता है: इन्हें अनाकार ठोस कहा जाता है। धातु, मिश्र धातु और लवण जाली के रूप में मौजूद होते हैं, जैसे कि कुछ प्रकार के गैर-धातु यौगिक, जिनमें सिलिकॉन ऑक्साइड और कार्बन के ग्रेफाइट और हीरे के रूप शामिल हैं। जाली में दोहराई जाने वाली इकाइयाँ होती हैं, जिनमें से सबसे छोटी को एक इकाई कोशिका कहा जाता है। यूनिट सेल किसी भी आकार के जाली मैक्रोस्ट्रक्चर के निर्माण के लिए आवश्यक सभी जानकारी रखता है।

सभी जालकों को अत्यधिक क्रमित होने की विशेषता है, उनके घटक परमाणुओं या आयनों को नियमित अंतराल पर जगह पर रखा जाता है। धात्विक जालकों में आबंध स्थिरवैद्युत होता है, जबकि सिलिकॉन ऑक्साइड, ग्रेफाइट तथा हीरे में आबंध सहसंयोजक होता है। सभी प्रकार के जालकों में अवयवी कणों को सर्वाधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल विन्यास में व्यवस्थित किया जाता है।

धातुएँ समुद्र में धनात्मक आयनों के रूप में या डेलोकलाइज़्ड इलेक्ट्रॉनों के बादल के रूप में मौजूद होती हैं। तांबे, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों के समुद्र में तांबे (II) आयनों के रूप में मौजूद है, प्रत्येक तांबे के परमाणु ने इस समुद्र को दो इलेक्ट्रॉनों का दान दिया है। यह धातु आयनों और इलेक्ट्रॉनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक ऊर्जा है जो जाली को अपना क्रम देती है और इस ऊर्जा के बिना ठोस वाष्प होगा। एक धात्विक जालक की शक्ति उसकी जालक ऊर्जा से परिभाषित होती है, जो ऊर्जा में परिवर्तन है जब एक ठोस जालक का एक मोल उसके अवयवी परमाणुओं से बनता है। धात्विक बंधन बहुत मजबूत होते हैं, यही वजह है कि धातुओं में उच्च पिघलने का तापमान होता है, गलनांक वह बिंदु होता है जिस पर ठोस जाली टूट जाती है।

सिलिकॉन डाइऑक्साइड, या सिलिका, एक सहसंयोजक जाली का एक उदाहरण है। सिलिकॉन टेट्रावैलेंट है, जिसका अर्थ है कि यह चार सहसंयोजक बंधन बनाएगा; सिलिका में इनमें से प्रत्येक बंधन ऑक्सीजन के लिए होता है। सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंधन बहुत मजबूत है और यह सिलिका को उच्च गलनांक के साथ एक बहुत ही स्थिर संरचना बनाता है। यह धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों का समुद्र है जो उन्हें अच्छा विद्युत और तापीय चालक बनाता है। सिलिका या अन्य सहसंयोजक जाली में कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, यही वजह है कि वे गर्मी या बिजली के कुचालक होते हैं। कोई भी पदार्थ जो कुचालक होता है, कुचालक कहलाता है।

कार्बन एक पदार्थ का एक उदाहरण है जिसमें विभिन्न सहसंयोजक संरचनाएं होती हैं। अनाकार कार्बन, जैसा कि कालिख या कोयले में पाया जाता है, की कोई दोहराई जाने वाली संरचना नहीं होती है। पेंसिल के लीड और कार्बन फाइबर के उत्पादन में उपयोग किया जाने वाला ग्रेफाइट, कहीं अधिक क्रम में है। ग्रेफाइट में एक-परत मोटाई के हेक्सागोनल कार्बन परमाणुओं की परतें होती हैं। हीरा और भी अधिक क्रमित होता है, जिसमें एक कठोर, अविश्वसनीय रूप से मजबूत टेट्राहेड्रल जाली बनाने के लिए कार्बन बॉन्ड शामिल होते हैं। हीरे अत्यधिक गर्मी और दबाव में बनते हैं और हीरा सभी ज्ञात प्राकृतिक पदार्थों में सबसे कठोर है। रासायनिक रूप से हालांकि, हीरा और कालिख समान हैं। तत्वों या यौगिकों की विभिन्न संरचनाओं को एलोट्रोप्स कहा जाता है।