Quali sono le proprietà dei cristalli ionici?

Un cristallo è uno stato solido di materia contenente una disposizione interna di atomi, molecole o ioni che è regolare, ripetuta e disposta geometricamente. I cristalli possono essere raggruppati per la forma geometrica della loro disposizione interna o per le loro caratteristiche fisiche e chimiche, o proprietà. I cristalli ionici sono una delle quattro principali categorie di cristalli quando li raggruppano in base alle loro proprietà fisiche e chimiche.

Gli ioni sono atomi che portano una carica positiva o negativa. Le forze elettrostatiche tra gli ioni di carica opposta che compongono il cristallo tengono insieme gli atomi. Le forze attrattive tra ioni di carica opposta sono significativamente più forti di quelle tra atomi neutri e spiegano le proprietà esibite dai cristalli ionici. Il cloruro di sodio, più comunemente noto come sale da cucina, è un esempio di cristallo ionico.

I cristalli ionici sono solubili in acqua. Quando dissolti, gli ioni che compongono il cristallo si dissociano o si separano, liberandoli per trasportare la carica elettrica attraverso la soluzione. Anche i cristalli ionici allo stato fuso conducono bene l'elettricità. Come dissolvere i cristalli nell'acqua, la loro fusione consente agli ioni liberi di spostarsi ai poli positivi e negativi.

La forza dei legami tra gli ioni nei cristalli ionici li rende piuttosto duri rispetto ad altri tipi di cristalli. Nonostante la loro durezza, i cristalli ionici sono fragili. Sotto pressione, gli ioni all'interno del cristallo che hanno la stessa carica si allineano. La risultante repulsione elettrostatica tra ioni simili provoca la scissione del cristallo.

Quando una sostanza è nella sua forma solida, i suoi atomi sono così strettamente legati che rimangono in una posizione relativamente fissa. Il riscaldamento del solido fa muovere gli atomi e sebbene rimangano legati l'uno all'altro, gli attaccamenti sono più sciolti e il solido si liquefa. Il riscaldamento di un liquido fa sì che le sue particelle alla fine superino i legami che le tengono insieme e il liquido vaporizza. La temperatura alla quale la pressione del vapore è abbastanza grande da causare la formazione di bolle all'interno del liquido è chiamata punto di ebollizione della sostanza. I solidi cristallini puri hanno punti di fusione e di ebollizione caratteristici, proprietà comunemente usate per identificarli. I cristalli ionici presentano punti di fusione e di ebollizione elevati rispetto a quelli con legami non ionici più deboli.

L'entalpia di fusione è la quantità di calore necessaria per fondere una quantità specifica, chiamata mole, di una sostanza solida mantenendo una pressione costante. L'entalpia di vaporizzazione è la quantità di calore necessaria per convertire una mole di una sostanza liquida in uno stato gassoso, a pressione costante. Secondo Fred Senese del Dipartimento di Chimica della Frostburg State University, queste proprietà sono tipicamente da 10 a 100 volte maggiore per i cristalli ionici rispetto a quelli con legami chimici più deboli.