Porównanie kryształów metalicznych i jonowych

Zdefiniowane jako każda substancja o uporządkowanym, geometrycznym, powtarzającym się wzorze, kryształy mogą wydawać się jednolite w makijażu i właściwościach, niezależnie od składu. Chociaż kryształy metaliczne i jonowe mają pewne podobieństwa, istnieją również między nimi wyraźne różnice.

Wiązanie jonowe występuje, gdy pierwiastki zyskują lub tracą elektrony walencyjne, aby stać się bardziej stabilnymi. Pierwiastki takie jak sód zwykle tracą elektron, co skutkuje dodatnio naładowanym atomem, podczas gdy pierwiastki takie jak chlor zwykle zyskują elektron, który pozwala atomowi naładować się ujemnie. Atomy te łatwo tworzą związek ze względu na silne przyciąganie elektryczne.

Kryształy jonowe zwykle tworzą się pomiędzy pierwiastkami z grup 1 i 2 w połączeniu z pierwiastkami z grup 16 i 17 na wykresie okresowym. Wiązanie zachodzi między dodatnimi i ujemnymi ładunkami poszczególnych atomów, a powstałe kryształy składają się z jonów dodatnich i ujemnych ułożonych w naprzemienny wzór ładunków. Ten układ nadaje kryształom jonowym pewne właściwości; generalnie mają one wysokie temperatury topnienia i są dobrymi izolatorami. Są też twarde i kruche.

Większość metali ma bardzo mało elektronów walencyjnych w swoich najbardziej zewnętrznych powłokach; metale posiadają również wolne orbitale elektronowe tuż poniżej ich najwyższych poziomów energii, co powoduje pewne nakładanie się pustych powłok. Z tego powodu elektrony metali mają tendencję do swobodnego przemieszczania się między poziomami energii i nie należą całkowicie do żadnego atomu; jest to często określane jako „morze elektronów”. Wiązania metaliczne to przyciąganie między atomami i elektronami w tym „morze”.

Podczas gdy kryształy jonowe zmieniają ładunki dodatnie i ujemne, kryształy metaliczne zawierają atomy o tym samym ładunku otoczone morzem elektronów. Ponieważ elektrony te mogą swobodnie poruszać się w strukturze krystalicznej, metale są dobrymi dyrygentami energii elektrycznej i ciepła. Ponadto to właśnie ta swoboda przemieszczania się elektronów pozwala metalom być zarówno plastycznym, jak i plastyczny: Ponieważ wiązanie jest takie samo we wszystkich kierunkach, atomy mogą przesuwać się obok siebie bez łamanie.

Oprócz wymienionych już właściwości kryształy jonowe zwykle rozpuszczają się w wodzie i innych cieczach jonowych. Kryształy metaliczne są nierozpuszczalne w wodzie. Kryształy metaliczne również mają tendencję do bycia błyszczącymi i odblaskowymi, podczas gdy kryształy jonowe mają bardziej słony wygląd.