Metalinių ir joninių kristalų palyginimas

Apibūdinant bet kokią tvarkingo, geometrinio ir pasikartojančio modelio medžiagą, gali atrodyti, kad kristalai yra vienodo makiažo ir savybių, neatsižvelgiant į jų komponentus. Nors metaliniai ir joniniai kristalai turi tam tikrų panašumų, tarp jų taip pat yra aiškių skirtumų.

Joninis ryšys atsiranda, kai elementai arba įgyja, arba praranda valentinius elektronus, kad taptų stabilesni. Tokie elementai kaip natris paprastai praranda elektroną, dėl kurio susidaro teigiamai įkrautas atomas, o tokie elementai kaip chloras paprastai įgyja elektroną, kuris leidžia atomui tapti neigiamai įkrautu. Šie atomai dėl stiprios elektrinės traukos lengvai sudaro junginį.

Joniniai kristalai paprastai susidaro tarp elementų iš 1 ir 2 grupių, sujungus juos su periodinės diagramos 16 ir 17 grupių elementais. Ryšys yra tarp teigiamų ir neigiamų atskirų atomų krūvių, kurių kristalai susideda iš teigiamų ir neigiamų jonų, išdėstytų pakaitomis. Šis išdėstymas suteikia joniniams kristalams tam tikras savybes; paprastai jie turi aukštą lydymosi temperatūrą ir yra geri izoliatoriai. Jie taip pat yra kieti ir trapūs.

Daugumos metalų išoriniuose apvalkaluose yra labai mažai valentinių elektronų; metalai taip pat turi laisvų elektronų orbitalių, esančių šiek tiek žemiau jų aukščiausio energijos lygio, dėl ko tam tikri laisvų kriauklių sutapimai. Dėl to metalų elektronai linkę laisvai klajoti tarp energijos lygių ir visiškai nepriklauso nė vienam atomui; tai dažnai vadinama „elektronų jūra“. Metalinis ryšys yra traukos tarp atomų ir elektronų šioje „jūroje“.

Nors joniniai kristalai keičia teigiamus krūvius su neigiamais krūviais, metaliniuose kristaluose yra to paties krūvio atomų, kuriuos supa elektronų jūra. Kadangi šie elektronai gali laisvai judėti kristalų struktūroje, metalai yra geri laidininkai elektros ir šilumos. Be to, būtent ši elektronų judėjimo laisvė leidžia metalams būti ir kaliojo, ir kaliojo: Kadangi sujungimas yra tas pats visomis kryptimis, atomai gali slinkti vienas šalia kito laužymas.

Be jau išvardytų savybių, joniniai kristalai paprastai ištirps vandenyje ir kituose joniniuose skysčiuose. Metaliniai kristalai netirpsta vandenyje. Metalo kristalai taip pat būna blizgūs ir atspindintys, o joniniai - labiau panašūs į druską.