Pada tingkat atom, zat padat memiliki tiga struktur dasar. Molekul gelas dan lempung sangat tidak teratur tanpa struktur atau pola yang berulang pada susunannya: ini disebut padatan amorf. Logam, paduan, dan garam ada sebagai kisi, seperti halnya beberapa jenis senyawa non-logam, termasuk oksida silikon dan bentuk karbon grafit dan berlian. Kisi terdiri dari unit berulang, yang terkecil disebut sel satuan. Sel satuan membawa semua informasi yang diperlukan untuk membangun struktur makro kisi dengan ukuran tertentu.
Karakteristik Struktur Kisi
Semua kisi dicirikan dengan keteraturan yang tinggi, dengan atom atau ion penyusunnya ditahan di tempatnya secara berkala. Ikatan dalam kisi logam bersifat elektrostatik, sedangkan ikatan dalam silikon oksida, grafit, dan intan bersifat kovalen. Dalam semua jenis kisi, partikel penyusun disusun dalam konfigurasi yang paling menguntungkan secara energetik.
Energi Kisi Logam
Logam ada sebagai ion positif di lautan atau awan elektron terdelokalisasi. Tembaga, misalnya, ada sebagai ion tembaga (II) di lautan elektron, dengan masing-masing atom tembaga menyumbangkan dua elektron ke lautan ini. Ini adalah energi elektrostatik antara ion logam dan elektron yang memberi kisi keteraturannya dan tanpa energi ini padatan akan menjadi uap. Kekuatan kisi logam ditentukan oleh energi kisinya, yang merupakan perubahan energi ketika satu mol kisi padat terbentuk dari atom penyusunnya. Ikatan logam sangat kuat, itulah sebabnya logam cenderung memiliki suhu leleh yang tinggi, titik leleh kisi padat menjadi rusak.
Struktur Kovalen Anorganik
Silikon dioksida, atau silika, adalah contoh kisi kovalen. Silikon bersifat tetravalen, artinya akan membentuk empat ikatan kovalen; dalam silika masing-masing ikatan ini adalah untuk oksigen. Ikatan silikon-oksigen sangat kuat dan ini membuat silika menjadi struktur yang sangat stabil dengan titik leleh yang tinggi. Ini adalah lautan elektron bebas dalam logam yang menjadikannya konduktor listrik dan termal yang baik. Tidak ada elektron bebas dalam silika atau kisi kovalen lainnya, itulah sebabnya mereka adalah konduktor panas atau listrik yang buruk. Setiap zat yang merupakan konduktor yang buruk disebut isolator.
Struktur Kovalen Berbeda
Karbon adalah contoh zat yang memiliki struktur kovalen yang berbeda. Karbon amorf, seperti yang ditemukan dalam jelaga atau batubara tidak memiliki struktur berulang. Grafit, yang digunakan dalam pensil dan produksi serat karbon, jauh lebih teratur. Grafit terdiri dari lapisan atom karbon heksagonal dengan ketebalan satu lapisan. Berlian bahkan lebih teratur, terdiri dari ikatan karbon bersama untuk membentuk kisi tetrahedral yang sangat kuat dan kaku. Berlian terbentuk di bawah panas dan tekanan yang ekstrim dan berlian adalah yang paling sulit dari semua zat alami yang diketahui. Secara kimiawi, berlian dan jelaga identik. Perbedaan struktur unsur atau senyawa disebut alotrop.