ที่ระดับอะตอม ของแข็งมีโครงสร้างพื้นฐานสามประการ โมเลกุลของแก้วและดินเหนียวมีระเบียบอย่างมากโดยไม่มีโครงสร้างหรือรูปแบบซ้ำกันในการจัดเรียงตัว สิ่งเหล่านี้เรียกว่าของแข็งอสัณฐาน โลหะ โลหะผสม และเกลือมีอยู่ในรูปของโครงตาข่าย เช่นเดียวกับสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะบางชนิด รวมทั้งซิลิกอนออกไซด์และคาร์บอนกราไฟต์และเพชร แลตทิซประกอบรวมด้วยหน่วยที่เกิดซ้ำ ซึ่งเล็กที่สุดเรียกว่า เซลล์หน่วย เซลล์หน่วยมีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างโครงสร้างมหภาคแบบแลตทิซในขนาดที่กำหนด
ลักษณะโครงสร้างขัดแตะ
โครงตาข่ายทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะโดยมีการจัดลำดับสูง โดยมีอะตอมหรือไอออนที่เป็นส่วนประกอบอยู่ในตำแหน่งอย่างสม่ำเสมอ การยึดติดในโครงตาข่ายโลหะนั้นเป็นไฟฟ้าสถิต ในขณะที่การยึดติดในซิลิกอนออกไซด์ กราไฟต์ และเพชรจะเป็นโควาเลนต์ ในโครงตาข่ายทุกประเภท อนุภาคที่เป็นส่วนประกอบจะถูกจัดเรียงในรูปแบบที่เหมาะสมที่สุด
พลังงานตาข่ายโลหะ
โลหะมีอยู่ในรูปของไอออนบวกในทะเลหรือเมฆของอิเล็กตรอนที่แยกตัวออกจากกัน ตัวอย่างเช่น ทองแดงมีอยู่ในรูปของไอออนของทองแดง (II) ในทะเลอิเล็กตรอน โดยอะตอมของทองแดงแต่ละอะตอมได้บริจาคอิเล็กตรอนสองตัวให้กับทะเลนี้ มันคือพลังงานไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนของโลหะและอิเล็กตรอนที่ทำให้ตาข่ายมีลำดับ และหากไม่มีพลังงานนี้ ของแข็งก็จะกลายเป็นไอ ความแข็งแรงของโครงตาข่ายโลหะถูกกำหนดโดยพลังงานโครงตาข่าย ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานเมื่อโมลของโครงตาข่ายที่เป็นของแข็งก่อตัวขึ้นจากอะตอมที่เป็นส่วนประกอบ พันธะโลหะมีความแข็งแรงมาก ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้โลหะมักจะมีอุณหภูมิหลอมเหลวสูง การหลอมละลายเป็นจุดที่ตะแกรงแข็งแตกตัว
โครงสร้างอนินทรีย์โควาเลนต์
ซิลิคอนไดออกไซด์หรือซิลิกาเป็นตัวอย่างหนึ่งของโครงตาข่ายโควาเลนต์ ซิลิคอนมีลักษณะเป็นเตตระวาเลนต์ ซึ่งหมายความว่าจะสร้างพันธะโควาเลนต์สี่พันธะ ในซิลิกาแต่ละพันธะเหล่านี้คือออกซิเจน พันธะซิลิกอน-ออกซิเจนมีความแข็งแรงมาก และทำให้ซิลิกามีโครงสร้างที่เสถียรมากและมีจุดหลอมเหลวสูง เป็นทะเลของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะที่ทำให้เป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี ไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในซิลิกาหรือโครงตาข่ายโควาเลนต์อื่น ๆ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เป็นตัวนำความร้อนหรือไฟฟ้าที่ไม่ดี สารใด ๆ ที่เป็นตัวนำที่ไม่ดีเรียกว่าฉนวน
โครงสร้างโควาเลนต์ต่างๆ
คาร์บอนเป็นตัวอย่างของสารที่มีโครงสร้างโควาเลนต์ต่างกัน คาร์บอนอสัณฐานที่พบในเขม่าหรือถ่านหินไม่มีโครงสร้างซ้ำ กราไฟต์ที่ใช้ในไส้ดินสอและการผลิตเส้นใยคาร์บอนมีระเบียบมากขึ้น กราไฟต์ประกอบด้วยชั้นของอะตอมคาร์บอนหกเหลี่ยมที่มีความหนาหนึ่งชั้น เพชรมีความเป็นระเบียบมากขึ้น ซึ่งประกอบด้วยพันธะคาร์บอนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงตาข่ายทรงจัตุรมุขที่แข็งแรงอย่างเหลือเชื่อ เพชรก่อตัวขึ้นภายใต้ความร้อนและแรงกดสูง และเพชรเป็นสารที่แข็งที่สุดในบรรดาสารธรรมชาติที่รู้จักทั้งหมด ในทางเคมี เพชรและเขม่านั้นเหมือนกัน โครงสร้างต่างๆ ของธาตุหรือสารประกอบเรียกว่า allotropes