Innehåll
- Gitterstrukturegenskaper
- Metallisk gitterenergi
- Kovalenta oorganiska strukturer
- Olika kovalenta strukturer
På atomnivå har fast material tre grundläggande strukturer.Molekyler av glas och leror är mycket störda utan upprepande struktur eller mönster för deras arrangemang: dessa kallas amorfa fasta ämnen. Metaller, legeringar och salter finns som gitter, liksom vissa typer av icke-metalliska föreningar, inklusive kiseloxider och grafit- och diamantformerna av kol. Gitter består av upprepande enheter, av vilka den minsta kallas en enhetscell. Enhetscellen innehåller all information som behövs för att konstruera en gittermakrostruktur av vilken given storlek som helst.
Gitterstrukturegenskaper
Alla gitter kännetecknas av att de är ordnade med sina bestående atomer eller joner som hålls på plats med jämna mellanrum. Bindningen i metallgaller är elektrostatisk, medan bindningen i kiseloxider, grafit och diamant är kovalent. I alla typer av gitter är beståndsdelarna anordnade i den mest energiskt fördelaktiga konfigurationen.
Metallisk gitterenergi
Metaller finns som positiva joner i ett hav eller moln av delokaliserade elektroner. Koppar existerar till exempel som koppar (II) joner i ett hav av elektroner, varvid varje kopparatom har donerat två elektroner till detta hav. Det är den elektrostatiska energin mellan metalljonerna och elektronerna som ger gitteret sin ordning och utan denna energi skulle det fasta ämnet vara en ånga. Styrket hos ett metallgitter definieras av dess gitterenergi, vilket är förändringen i energi när en mol av ett fast galler bildas från dess beståndsdelar. Metallbindningar är mycket starka, varför metaller tenderar att ha höga smälttemperaturer, smälta är den punkt där det fasta gittret bryts ned.
Kovalenta oorganiska strukturer
Kiseldioxid, eller kiseldioxid, är ett exempel på ett kovalent gitter. Kisel är tetravalent, vilket betyder att det kommer att bilda fyra kovalenta bindningar; i kiseldioxid är var och en av dessa bindningar till ett syre. Kisel-syrebindningen är mycket stark och detta gör kiseldioxid till en mycket stabil struktur med en hög smältpunkt. Det är havet av fria elektroner i metaller som gör dem till goda elektriska och termiska ledare. Det finns inga fria elektroner i kiseldioxid eller andra kovalenta gitter, varför de är dåliga ledare av värme eller elektricitet. Varje substans som är en dålig ledare kallas en isolator.
Olika kovalenta strukturer
Kol är ett exempel på ett ämne som har olika kovalenta strukturer. Amorft kol, som finns i sot eller kol, har ingen upprepande struktur. Grafit, används i blyer av blyertspennor och produktion av kolfiber, i mycket mer ordnade. Grafit innefattar skikt av hexagonala kolatomer med enskikts tjocklek. Diamond är ännu mer ordnad och består av kolbindningar tillsammans för att bilda ett styvt, otroligt starkt tetraedralt gitter. Diamanter bildas under extrem värme och tryck och diamant är den hårdaste av alla kända naturliga ämnen. Kemiskt sett är diamant och sot identiska. De olika strukturerna för element eller föreningar kallas allotropes.