Sześć rodzajów krystalicznych ciał stałych

Krystaliczne ciała stałe składają się z powtarzających się, trójwymiarowych wzorów lub sieci cząsteczek, jonów lub atomów. Cząsteczki te mają tendencję do maksymalizowania zajmowanej przestrzeni, tworząc solidne, prawie nieściśliwe struktury. Istnieją trzy główne typy krystalicznych ciał stałych: molekularne, jonowe i atomowe. Jednak atomowe ciała stałe można dalej rozróżnić w zależności od tego, czy należą do grupy 8A, sieciowej lub metalicznej krystalicznej substancji stałej (co daje łącznie sześć typów).

Molekularne krystaliczne ciała stałe składają się z cząsteczek, które są utrzymywane razem przez siły dyspersyjne (lub Londyn), dipol-dipol i siły międzycząsteczkowe wiązania wodorowego. Są to wszystkie siły międzycząsteczkowe, które są znacznie słabsze niż siły wewnątrzcząsteczkowe, takie jak wiązania jonowe. Cząsteczkowe krystaliczne ciała stałe są dość miękkie, stanowią słabe przewodniki elektryczne i cieplne oraz mają niską lub umiarkowaną temperaturę topnienia. Typowe przykłady to lód (H20) i suchy lód (C02).

Jonowe ciała krystaliczne, które składają się z jonów dodatnich i ujemnych utrzymywanych razem przez przyciąganie jonowo-jonowe, występują w trzech podstawowych formach: z dziurami trygonalnymi, dziurami czworościennymi i dziurami oktaedrycznymi. Wszystkie te różne układy zazwyczaj charakteryzują się mniejszymi jonami wypełniającymi otwory i większymi tworzącymi strukturę pierwotną. Jonowe krystaliczne ciała stałe są znane ze swoich wysokich temperatur topnienia oraz z tego, że są twarde i kruche. Typowe przykłady to chlorek sodu (NaCl), tlenek magnezu (MgO) i fluorek wapnia (CaF2).

Atomowe krystaliczne ciała stałe składają się z atomów utrzymywanych razem przez dyspersję. Te ciała stałe są miękkie, stanowią słabe przewodniki elektryczne i cieplne oraz mają niską temperaturę topnienia.

Krystaliczne ciała stałe grupy 8A to specyficzna różnorodność atomowych krystalicznych ciał stałych. Składają się ze zestalonych, obojętnych gazów szlachetnych [takich jak neon (Ne), argon (Ar), hel (He) i radon (Rn)] i mogą wystąpić tylko w niewiarygodnie niskich (bliskich zera absolutnego) temperaturach.

Sieci krystaliczne ciała stałe składają się z atomów, które są połączone wiązaniami kowalencyjnymi. Są niesamowicie twarde, mają wysokie temperatury topnienia i są słabymi przewodnikami ciepła i elektryczności. Niektóre z najbardziej znanych krystalicznych ciał stałych — w szczególności kwarc (SiO2) i diamenty (C) — podlegają kategoryzacji sieciowej.

Metaliczne krystaliczne ciała stałe zawierają atomy, które są utrzymywane razem przez wiązania metaliczne, które mają charakter elektromagnetyczny. Wiązania te nadają metalicznym strukturom krystalicznym ich charakterystyczne cechy, polegające na byciu ciągliwym, plastycznym i mocnym przewodnikiem ciepła i elektryczności. Temperatura topnienia i twardość kryształów metalicznych może wahać się od niskiej do bardzo wysokiej i od miękkiej do twardej. Niektóre z najczęstszych przykładów obejmują cynk (Zn) i żelazo (Fe).