На атомском нивоу чврсте материје имају три основне структуре. Молекули чаша и глина су врло поремећени, без понављања структуре или узорка у њиховом распореду: они се називају аморфне чврсте материје. Метали, легуре и соли постоје као решетке, као и неке врсте неметалних једињења, укључујући силицијумове оксиде и графитне и дијамантске форме угљеника. Решетке садрже понављајуће јединице, од којих се најмања назива јединична ћелија. Јединична ћелија носи све информације потребне за изградњу решеткасте макроструктуре било које задате величине.
Структурне карактеристике решетке
Све решетке карактеришу високо уређени, а њихови саставни атоми или јони се држе у правилним интервалима. Везивање у металним решеткама је електростатичко, док је везивање у силицијумовим оксидима, графиту и дијаманту ковалентно. У свим врстама решетки саставне честице су распоређене у енергетски најповољнијој конфигурацији.
Метална решеткаста енергија
Метали постоје као позитивни јони у мору или облаку делокализованих електрона. На пример, бакар постоји као јони бакра (ИИ) у мору електрона, при чему је сваки атом бакра овом мору донирао два електрона. Електростатичка енергија између јона метала и електрона даје решетки ред и без те енергије чврста супстанца би била пара. Снага металне решетке је дефинисана њеном енергијом решетке, што је промена енергије када се један молекул чврсте решетке формира од њених саставних атома. Металне везе су врло јаке, због чега метали имају високе температуре топљења, а топљење је тачка у којој се чврста решетка распада.
Ковалентне неорганске структуре
Силицијум-диоксид, или силицијум диоксид, пример је ковалентне решетке. Силицијум је четверовалентан, што значи да ће формирати четири ковалентне везе; у силицијум диоксиду свака од ових веза је за кисеоник. Веза силицијум-кисеоник је врло јака и то чини силицијум диоксид врло стабилном структуром са високом тачком топљења. Море слободних електрона у металима чини их добрим електричним и топлотним проводницима. У силицијуму или другим ковалентним решеткама нема слободних електрона, због чега су они лоши проводници топлоте или електричне енергије. Свака супстанца која је лош проводник назива се изолатор.
Различите ковалентне структуре
Угљеник је пример супстанце која има различите ковалентне структуре. Аморфни угљеник, који се налази у чађи или угљу, нема структуру која се понавља. Графит, који се користи у оловкама за оловке и у производњи угљеничних влакана, знатно је нарученији. Графит садржи слојеве хексагоналних атома угљеника једнослојне дебљине. Дијамант је још уређенији, састоји се од угљеничних веза које заједно формирају круту, невероватно јаку тетраедарску решетку. Дијаманти настају под екстремном врућином и притиском, а дијамант је најтврђа од свих познатих природних супстанци. Хемијски су дијамант и чађа идентични. Различите структуре елемената или једињења називају се алотропи.