Кристаллические твердые тела состоят из повторяющихся трехмерных узоров или решеток молекул, ионов или атомов. Эти частицы стремятся максимизировать занимаемое ими пространство, создавая твердые, почти несжимаемые структуры. Есть три основных типа кристаллических твердых веществ: молекулярные, ионные и атомарные. Атомарные твердые вещества, однако, можно дополнительно различать в зависимости от того, относятся ли они к группе 8А, сетчатым или металлическим кристаллическим твердым веществам (всего шесть типов).
Молекулярный
Молекулярные кристаллические твердые вещества состоят из молекул, которые удерживаются вместе за счет дисперсионных (или лондонских), диполь-дипольных и межчастичных сил водородных связей. Все это межмолекулярные силы, которые значительно слабее, чем внутримолекулярные силы, такие как ионные связи. Молекулярные кристаллические твердые вещества довольно мягкие, имеют плохую электрическую и теплопроводность и имеют температуру плавления от низкой до умеренной. Общие примеры включают лед (H2O) и сухой лед (CO2).
Ионный
Ионные кристаллические твердые тела, которые состоят из положительных и отрицательных ионов, удерживаемых вместе за счет ион-ионного притяжения, бывают трех основных форм: с тригональными отверстиями, тетраэдрическими отверстиями и октаэдрическими отверстиями. Все эти различные устройства обычно имеют более мелкие ионы, заполняющие отверстия, и более крупные, составляющие первичную структуру. Ионные кристаллические твердые вещества известны своей высокой температурой плавления, твердостью и хрупкостью. Общие примеры включают хлорид натрия (NaCl), оксид магния (MgO) и фторид кальция (CaF2).
Атомный
Атомарные кристаллические твердые тела состоят из атомов, которые удерживаются вместе за счет дисперсии. Эти твердые вещества мягкие, имеют плохую электропроводность и теплопроводность и имеют низкие температуры плавления.
Группа 8А
Кристаллические твердые вещества группы 8А представляют собой особую разновидность кристаллических твердых веществ с атомами. Они состоят из затвердевших инертных благородных газов [таких как неон (Ne), аргон (Ar), гелий (He) и радон (Rn)] и могут возникать только при невероятно низких (близких к абсолютному нулю) температурах.
Сеть
Сетчатые кристаллические твердые тела состоят из атомов, которые удерживаются вместе ковалентными связями. Они невероятно твердые, имеют высокие температуры плавления и плохо проводят тепло и электричество. Некоторые из наиболее известных кристаллических твердых веществ, в частности кварц (SiO2) и алмазы (C), подпадают под категоризацию сети.
Металлический
Металлические кристаллические твердые тела содержат атомы, которые удерживаются вместе металлическими связями, которые имеют электромагнитную природу. Эти связи придают металлическим кристаллическим структурам такие отличительные качества, как пластичность, податливость и сильные проводники тепла и электричества. Температуры плавления и твердость металлических кристаллов могут варьироваться от низких до очень высоких и от мягких до твердых. Некоторые из наиболее распространенных примеров включают цинк (Zn) и железо (Fe).