원자 수준에서 고체는 세 가지 기본 구조를 가지고 있습니다. 유리와 점토의 분자는 배열에 반복적 인 구조 나 패턴이없는 매우 무질서합니다. 이것을 무정형 고체라고합니다. 금속, 합금 및 염은 실리콘 산화물과 흑연 및 다이아몬드 형태의 탄소를 포함한 일부 유형의 비금속 화합물처럼 격자로 존재합니다. 격자는 반복 단위로 구성되며 가장 작은 단위 셀이라고합니다. 단위 셀은 주어진 크기의 격자 매크로 구조를 구성하는 데 필요한 모든 정보를 전달합니다.
격자 구조적 특성
모든 격자는 구성 원자 또는 이온이 일정한 간격으로 제자리에 유지되는 고도로 정렬되어있는 것이 특징입니다. 금속 격자의 결합은 정전 기적이지만 실리콘 산화물, 흑연 및 다이아몬드의 결합은 공유 적입니다. 모든 유형의 격자에서 구성 입자는 가장 에너지 적으로 유리한 구성으로 배열됩니다.
금속 격자 에너지
금속은 바다 또는 비편 재화 된 전자 구름에서 양이온으로 존재합니다. 예를 들어, 구리는 전자 바다에서 구리 (II) 이온으로 존재하며 각 구리 원자는이 바다에 두 개의 전자를 제공합니다. 격자에 순서를 부여하는 것은 금속 이온과 전자 사이의 정전기 에너지이며이 에너지가 없으면 고체는 증기가됩니다. 금속 격자의 강도는 격자 에너지로 정의되며, 이는 구성 원자에서 고체 격자의 1 몰이 형성 될 때 에너지의 변화입니다. 금속 결합은 매우 강하기 때문에 금속은 용융 온도가 높은 경향이 있으며 용융은 고체 격자가 부서지는 지점입니다.
공유 무기 구조
이산화 규소또는 실리카는 공유 격자의 예입니다. 실리콘은 4가, 즉 4 개의 공유 결합을 형성합니다. 실리카에서 이러한 각 결합은 산소에 있습니다. 실리콘-산소 결합은 매우 강해서 실리카를 융점이 높은 매우 안정적인 구조로 만듭니다. 좋은 전기 및 열 전도체를 만드는 것은 금속의 자유 전자 바다입니다. 실리카 또는 기타 공유 격자에는 자유 전자가 없기 때문에 열이나 전기 전도체가 좋지 않습니다. 도체가 불량한 물질을 절연체라고합니다.
다른 공유 구조
탄소는 다른 공유 구조를 가진 물질의 한 예입니다. 그을음이나 석탄에서 발견되는 비정질 탄소는 반복 구조가 없습니다. 연필 리드와 탄소 섬유 생산에 사용되는 흑연은 훨씬 더 정돈되어 있습니다. 흑연은 한 층 두께의 육각형 탄소 원자 층으로 구성됩니다. 다이아몬드는 훨씬 더 질서 있으며 탄소 결합을 통해 견고하고 믿을 수 없을 정도로 강한 사면체 격자를 형성합니다. 다이아몬드는 극심한 열과 압력에서 형성되며 다이아몬드는 알려진 모든 천연 물질 중에서 가장 단단합니다. 화학적으로 다이아몬드와 그을음은 동일합니다. 원소 또는 화합물의 다른 구조를 동소체라고합니다.