Indhold
- Gitterstrukturelle egenskaber
- Metallisk gitterenergi
- Kovalente uorganiske strukturer
- Forskellige kovalente strukturer
På atomniveau har faste stoffer tre grundlæggende strukturer.Molekyler af glas og ler er meget forstyrrede uden gentagende struktur eller mønster i forhold til deres arrangement: disse kaldes amorfe faste stoffer. Metaller, legeringer og salte findes som gitter, ligesom nogle typer ikke-metalliske forbindelser inkluderer siliciumoxider og grafit- og diamantformer af kulstof. Gitter består af gentagne enheder, hvoraf den mindste kaldes en enhedscelle. Enhedscellen bærer al den information, der er nødvendig for at konstruere en gittermakrostruktur af en given størrelse.
Gitterstrukturelle egenskaber
Alle gitter er kendetegnet ved at være stærkt ordnet, med deres bestanddele atomer eller ioner holdt på plads med regelmæssige intervaller. Bindingen i metalliske gitter er elektrostatisk, medens bindingen i siliciumoxider, grafit og diamant er kovalent. I alle typer gitter er bestanddelspartiklerne arrangeret i den mest energisk gunstige konfiguration.
Metallisk gitterenergi
Metaller findes som positive ioner i et hav eller sky af delokaliserede elektroner. Kobber findes for eksempel som kobber (II) ioner i et hav af elektroner, hvor hvert kobberatom har doneret to elektroner til dette hav. Det er den elektrostatiske energi mellem metalionerne og elektronerne, der giver gitteret dens orden, og uden denne energi ville det faste stof være en damp. Styrken af et metallisk gitter defineres af dets gitterenergi, hvilket er ændringen i energi, når en mol af et fast gitter dannes fra dets indholdsatomer. Metalliske bindinger er meget stærke, hvorfor metal har en tendens til at have høje smeltetemperaturer, idet smeltning er det punkt, hvor det faste gitter nedbrydes.
Kovalente uorganiske strukturer
Siliciumdioxid eller silica er et eksempel på et kovalent gitter. Silicium er tetravalent, hvilket betyder, at det vil danne fire kovalente bindinger; i silica er hver af disse bindinger til et ilt. Silicium-oxygenbindingen er meget stærk, og dette gør silica til en meget stabil struktur med et højt smeltepunkt. Det er havet af frie elektroner i metaller, der gør dem til gode elektriske og termiske ledere. Der er ingen gratis elektroner i silica eller andre kovalente gitter, hvorfor de er dårlige ledere af varme eller elektricitet. Ethvert stof, der er en dårlig leder, kaldes en isolator.
Forskellige kovalente strukturer
Carbon er et eksempel på et stof, der har forskellige kovalente strukturer. Amorft kulstof, som findes i sod eller kul, har ingen gentagende struktur. Grafit, der bruges i blyanter af blyanter og produktion af kulfiber, er langt mere ordnet. Grafit omfatter lag af hexagonale carbonatomer med en-lags tykkelse. Diamant er endnu mere ordnet og består af kulstofbindinger sammen for at danne en stiv, utroligt stærk tetraedrisk gitter. Diamanter dannes under ekstrem varme og tryk, og diamant er den hårdeste af alle kendte naturlige stoffer. Kemisk set er diamant og sot identisk. De forskellige strukturer af elementer eller forbindelser kaldes allotropes.