Vergelijking tussen metalen en ionische kristallen

Gedefinieerd als elke stof met een ordelijk, geometrisch, herhalend patroon, lijken kristallen misschien uniform in samenstelling en eigenschappen, ongeacht hun componenten. Hoewel metaal- en ionische kristallen enkele overeenkomsten vertonen, zijn er ook duidelijke verschillen tussen hen.

Ionische binding treedt op wanneer elementen valentie-elektronen winnen of verliezen om stabieler te worden. Elementen zoals natrium zullen meestal een elektron verliezen, wat resulteert in een positief geladen atoom, terwijl elementen zoals chloor meestal een elektron krijgen waardoor het atoom negatief geladen kan worden. Deze atomen vormen gemakkelijk een verbinding vanwege de sterke elektrische aantrekkingskracht.

Ionische kristallen vormen zich meestal tussen elementen uit groep 1 en 2 wanneer ze worden gecombineerd met elementen uit groep 16 en 17 op de periodieke kaart. Binding is tussen de positieve en negatieve ladingen van individuele atomen met de resulterende kristallen bestaande uit positieve en negatieve ionen gerangschikt in een afwisselend patroon van ladingen. Deze opstelling geeft ionische kristallen bepaalde eigenschappen; in het algemeen hebben ze de neiging om hoge smeltpunten te hebben en zijn ze goede isolatoren. Ze zijn ook hard en broos.

De meeste metalen hebben zeer weinig valentie-elektronen in hun buitenste schillen; metalen bezitten ook lege elektronenorbitalen net onder hun hoogste energieniveau, wat resulteert in enige overlapping van lege schillen. Hierdoor hebben de elektronen van metalen de neiging vrij te zwerven tussen de energieniveaus en behoren ze niet volledig tot een atoom; dit wordt vaak een 'zee van elektronen' genoemd. Metaalbinding is de aantrekkingskracht tussen atomen en elektronen in deze 'zee'.

Terwijl ionische kristallen positieve ladingen afwisselen met negatieve ladingen, bevatten metaalkristallen atomen met dezelfde lading omringd door een zee van elektronen. Omdat deze elektronen vrij kunnen bewegen binnen de kristalstructuur, zijn metalen zijn goede geleiders van elektriciteit en warmte. Bovendien is het deze vrijheid van de elektronen om te bewegen waardoor metalen zowel kneedbaar als kunnen zijn ductiel: Omdat de binding in alle richtingen hetzelfde is, kunnen de atomen langs elkaar glijden zonder breken.

Naast de reeds genoemde eigenschappen lossen ionische kristallen meestal op in water en andere ionische vloeistoffen. Metaalkristallen zijn onoplosbaar in water. Metaalkristallen hebben ook de neiging om glanzend en reflecterend te zijn, terwijl ionische kristallen er eerder zoutachtig uitzien.