Confronto tra cristalli metallici e ionici

Definiti come qualsiasi sostanza con uno schema ordinato, geometrico e ripetitivo, i cristalli possono sembrare uniformi nella composizione e nelle proprietà indipendentemente dai loro componenti. Sebbene i cristalli metallici e ionici condividano alcune somiglianze, ci sono anche differenze definite tra loro.

Il legame ionico si verifica quando gli elementi acquistano o perdono elettroni di valenza per diventare più stabili. Elementi come il sodio di solito perdono un elettrone, risultando in un atomo caricato positivamente, mentre elementi come il cloro di solito guadagnano un elettrone che consente all'atomo di caricarsi negativamente. Questi atomi formano facilmente un composto a causa della forte attrazione elettrica.

I cristalli ionici di solito si formano tra gli elementi dei gruppi 1 e 2 quando combinati con elementi dei gruppi 16 e 17 sulla carta periodica. Il legame è tra le cariche positive e negative dei singoli atomi con i cristalli risultanti costituiti da ioni positivi e negativi disposti in uno schema alternato di cariche. Questa disposizione conferisce ai cristalli ionici determinate proprietà; in generale tendono ad avere alti punti di fusione e sono buoni isolanti. Sono anche dure e fragili.

La maggior parte dei metalli ha pochissimi elettroni di valenza nei loro gusci più esterni; i metalli possiedono anche orbitali elettronici vuoti appena al di sotto dei loro livelli energetici più alti, il che si traduce in una sovrapposizione di gusci vuoti. Per questo motivo, gli elettroni dei metalli tendono a vagare liberamente tra i livelli energetici e non appartengono totalmente a nessun atomo; questo è spesso indicato come un "mare di elettroni". Il legame metallico è l'attrazione tra atomi ed elettroni in questo "mare".

Mentre i cristalli ionici alternano cariche positive a cariche negative, i cristalli metallici contengono atomi con la stessa carica circondati da un mare di elettroni. Poiché questi elettroni sono liberi di muoversi all'interno della struttura cristallina, i metalli sono buoni conduttori di elettricità e calore. Inoltre, è questa libertà di movimento degli elettroni che consente ai metalli di essere sia malleabili che duttile: poiché il legame è lo stesso in tutte le direzioni, gli atomi possono scorrere l'uno sull'altro senza rottura.

Oltre alle proprietà già elencate, i cristalli ionici di solito si dissolvono in acqua e altri liquidi ionici. I cristalli metallici sono insolubili in acqua. Anche i cristalli metallici tendono ad essere lucidi e riflettenti, mentre i cristalli ionici tendono ad avere un aspetto più simile al sale.