Innhold
- Gitterstrukturegenskaper
- Metallisk gitterenergi
- Kovalente uorganiske strukturer
- Ulike kovalente strukturer
På atomnivå har faste stoffer tre grunnleggende strukturer.Molekyler av glass og leire er veldig forstyrrede uten gjentagende struktur eller mønster for arrangementet. Disse kalles amorfe faste stoffer. Metaller, legeringer og salter finnes som gitter, og det samme gjør noen typer ikke-metalliske forbindelser, inkludert silisiumoksider og grafitt- og diamantformene av karbon. Gitter består av repeterende enheter, hvor den minste kalles en enhetscelle. Enhetscellen har all informasjonen som trengs for å konstruere en gittermakrostruktur av en gitt størrelse.
Gitterstrukturegenskaper
Alle gitterene er preget av å være høyt bestilte, med deres atomer eller joner som er på plass med jevne mellomrom. Bindingen i metalliske gitter er elektrostatisk, mens bindingen i silisiumoksider, grafitt og diamant er kovalent. I alle typer gitter er bestanddelspartiklene anordnet i den mest energisk gunstige konfigurasjonen.
Metallisk gitterenergi
Metaller finnes som positive ioner i et hav eller sky av delokaliserte elektroner. Kobber, for eksempel, eksisterer som kobber (II) -ioner i et hav av elektroner, hvor hvert kobberatom har gitt to elektroner til dette havet. Det er den elektrostatiske energien mellom metallionene og elektronene som gir gitteret sin orden, og uten denne energien ville det faste stoffet være en damp. Styrken til et metallisk gitter er definert av dets gitterenergi, som er energiforandringen når en mol av et fast gitter dannes fra dets bestanddeler atomer. Metalliske bindinger er veldig sterke, og det er derfor metaller har en tendens til å ha høye smeltetemperaturer.
Kovalente uorganiske strukturer
Silisiumdioksid, eller silika, er et eksempel på et kovalent gitter. Silisium er tetravalent, noe som betyr at det vil danne fire kovalente bindinger; i silika er hver av disse bindingene til en oksygen. Silisium-oksygenbindingen er veldig sterk, og dette gjør silika til en veldig stabil struktur med et høyt smeltepunkt. Det er havet av frie elektroner i metaller som gjør dem til gode elektriske og termiske ledere. Det er ingen gratis elektroner i silikaer eller andre kovalente gitter, og det er derfor de er dårlige ledere av varme eller elektrisitet. Ethvert stoff som er en dårlig leder kalles en isolator.
Ulike kovalente strukturer
Karbon er et eksempel på et stoff som har forskjellige kovalente strukturer. Amorf karbon, som finnes i sot eller kull, har ingen gjentagende struktur. Grafitt, brukt i bly av blyanter og produksjon av karbonfiber, i langt mer bestilt. Grafitt omfatter lag med sekskantede karbonatomer med enlags tykkelse. Diamond er enda mer ordnet, og består av karbonbindinger for å danne en stiv, utrolig sterk tetraedrisk gitter. Diamanter dannes under ekstrem varme og trykk, og diamant er den hardeste av alle kjente naturlige stoffer. Kemisk sett er diamant og sot identisk. De forskjellige strukturene til elementer eller forbindelser kalles allotropes.