Які властивості мають іонні кристали?

Кристал - це твердий стан речовини, що містить внутрішнє розташування атомів, молекул або іонів, яке є регулярним, повторюваним і геометрично розташованим. Кристали можна згрупувати за геометричною формою їх внутрішнього розташування або за їх фізико-хімічними характеристиками або властивостями. Йонні кристали - одна з чотирьох основних категорій кристалів при їх групуванні на основі їх фізичних та хімічних властивостей.

Іони - це атоми, що несуть позитивний або негативний заряд. Електростатичні сили між протилежно зарядженими іонами, що складають кристал, утримують атоми разом. Сили притягання між протилежно зарядженими іонами значно сильніші, ніж сили між нейтральними атомами і пояснюють властивості, що проявляються іонними кристалами. Хлорид натрію, більш відомий як кухонна сіль, є прикладом іонного кристала.

Йонні кристали розчиняються у воді. Розчиняючись, іони, що входять до складу кристала, дисоціюють або відокремлюються, звільняючи їх для перенесення електричного заряду через розчин. Йонні кристали в розплавленому стані також добре проводять електрику. Як і розчинення кристалів у воді, їх плавлення дозволяє вільним іонам рухатися до позитивного і негативного полюсів.

Міцність зв’язків між іонами в іонних кристалах робить їх досить жорсткими в порівнянні з іншими типами кристалів. Незважаючи на свою твердість, іонні кристали крихкі. Під тиском іони всередині кристала, що мають однаковий заряд, ковзають у напрямку. Отримане електростатичне відштовхування між подібними іонами призводить до розщеплення кристала.

Коли речовина знаходиться у твердому вигляді, його атоми настільки міцно зв’язані, що залишаються у відносно фіксованому положенні. Нагрівання твердої речовини змушує атоми рухатися, і хоча вони залишаються зв’язаними один з одним, кріплення є більш пухкими, а тверде тіло зріджується. Нагрівання рідини змушує її частинки з часом долати зв’язки, що утримують їх, і рідина випаровується. Температура, при якій тиск пари досить великий, щоб викликати утворення бульбашок у рідині, називається температурою кипіння речовини. Чисті кристалічні тверді речовини мають характерні температури плавлення та кипіння, властивості, які зазвичай використовуються для їх ідентифікації. Іонні кристали мають високі температури плавлення та кипіння порівняно з кристалами зі слабшими неіонними зв’язками.

Ентальпія плавлення - це кількість тепла, необхідна для розплавлення певної кількості, що називається моллю, твердої речовини при збереженні постійного тиску. Ентальпія випаровування - це кількість тепла, необхідна для перетворення одного моля рідкої речовини в газоподібний стан під постійним тиском. За словами Фреда Сенезе з хімічного факультету Державного університету Фростбурга, ці властивості є як правило, в 10-100 разів більший для іонних кристалів порівняно з тими, що мають слабкіші хімічні зв'язки.