რა არის კოვალენტური და მეტალის გისოსების შეზღუდვები?

ატომურ დონეზე მყარს აქვს სამი ძირითადი სტრუქტურა. სათვალეებისა და თიხების მოლეკულები ძალიან მოუწესრიგებელია, მათი განლაგების განმეორებითი სტრუქტურა ან ნიმუში არ არის: მათ ამორფულ მყარს უწოდებენ. ლითონები, შენადნობები და მარილები არსებობს როგორც ქსელები, ისევე როგორც ზოგიერთი სახის არამეტალური ნაერთები, მათ შორის სილიციუმის ოქსიდები და ნახშირბადის გრაფიტის და ალმასის ფორმები. გისოსები მოიცავს განმეორებად ერთეულებს, რომელთა უმცირესს ერთეულ უჯრედს უწოდებენ. ერთეულის უჯრედი ატარებს ყველა ინფორმაციას, რომელიც საჭიროა მოცემული ზომის ლატის მაკროსტრუქტურის შესაქმნელად.

ყველა ლატას ახასიათებს მაღალი მოწესრიგება, მათი შემადგენელი ატომები ან იონები რეგულარულად ინტერვალდება. შეერთება მეტალის გისოსებში არის ელექტროტატიკური, ხოლო სილიციუმის ოქსიდებში, გრაფიტში და ალმასში შეერთება არის კოვალენტური. ყველა ტიპის გისოსში შემადგენელი ნაწილაკები განლაგებულია ყველაზე ენერგიულად ხელსაყრელ კონფიგურაციაში.

მეტალები პოზიტიური იონების სახით არსებობს ზღვაში ან დელოკალიზებული ელექტრონების ღრუბელში. მაგალითად, სპილენძი არსებობს სპილენძის (II) იონებად, როგორც ელექტრონების ზღვაში, თითოეულ სპილენძის ატომს ორი ელექტრონი აქვს გაჩუქებული ამ ზღვაში. ეს არის ელექტროსტატიკური ენერგია ლითონის იონებსა და ელექტრონებს შორის, რომელიც აძლევს ქსელს მის რიგს და ამ ენერგიის გარეშე მყარი იქნება ორთქლი. ლითონის ქსელის სიძლიერე განისაზღვრება მისი ქსელის ენერგიით, რაც არის ენერგიის ცვლილება, როდესაც მყარი ქსელის ერთი მოლი წარმოიქმნება მისი შემადგენელი ატომებისგან. ლითონის ბმები ძალიან ძლიერია, რის გამოც ლითონებს აქვთ მაღალი დნობის ტემპერატურა, დნება მყარი ქსელის დაშლის წერტილად.

Სილიციუმის დიოქსიდი, ან სილიციუმი, არის კოვალენტური ქსელის მაგალითი. სილიციუმი არის ტეტრავალენტური, რაც ნიშნავს, რომ ის შექმნის ოთხ კოვალენტურ ბმას; სილიციუმში თითოეული ეს კავშირი ჟანგბადთან არის დაკავშირებული. სილიციუმისა და ჟანგბადის კავშირი ძალიან ძლიერია და ეს სილიციუმს ქმნის ძალიან სტაბილურ სტრუქტურას, რომელსაც აქვს მაღალი დნობის წერტილი. ეს არის თავისუფალი ელექტრონების ზღვა მეტალებში, რაც მათ კარგ ელექტრო და თერმულ გამტარებს ხდის. სილიციუმში ან სხვა კოვალენტურ ქსელში არ არის თავისუფალი ელექტრონები, რის გამოც ისინი სითბოს ან ელექტროენერგიის ცუდი გამტარია. ნებისმიერი ნივთიერება, რომელიც ცუდი გამტარია, იზოლატორს უწოდებენ.

ნახშირბადი არის ნივთიერების მაგალითი, რომელსაც აქვს სხვადასხვა კოვალენტური სტრუქტურა. ამორფულ ნახშირბადს, როგორც ნახშირს ან ნახშირს აქვს, განმეორებითი სტრუქტურა არ აქვს. გრაფიტი, რომელიც გამოიყენება ფანქრების ტყვიებში და ნახშირბადის ბოჭკოს წარმოებაში, ბევრად უფრო შეკვეთით. გრაფიტი მოიცავს ექვსკუთხა ნახშირბადის ატომების შრეებს ერთი ფენის სისქით. ბრილიანტი კიდევ უფრო შეკვეთილია, რომელიც შეიცავს ნახშირბადის ობლიგაციებს და ქმნის მყარ, წარმოუდგენლად ძლიერ ტეტრაედრულ ქსელს. ბრილიანტები წარმოიქმნება უკიდურესი სითბოს და ზეწოლის ქვეშ, ხოლო ბრილიანტი ყველაზე რთული ბუნებრივი ნივთიერებებიდან არის. ქიმიურად, ალმასი და ჭვარტლი იდენტურია. ელემენტების ან ნაერთების სხვადასხვა სტრუქტურას ალოტროპები ეწოდება.