Κρυσταλλικά Στερεά

Εισαγωγή

Ένα στερεό υλικό όπου συστατικά όπως άτομα, μόρια ή ιόντα είναι οργανωμένα σε καθορισμένο και διαδοχικά οργανωμένο σε μια τεράστια απόσταση στο κρυσταλλικό πλέγμα ονομάζεται Κρυσταλλικά Στερεά.

Κρυσταλλικά Στερεά :Δομή

Τα κρυσταλλικά στερεά έχουν καθορισμένες πλευρές και όψεις με συγκεκριμένα σημεία τήξης. Η μελέτη της γεωμετρικής δομής στο κρυσταλλικό πλέγμα είναι γνωστή ως κρυσταλλογραφία. Στη φυσική ή τη χημεία το πείραμα περίθλασης Bragg είναι χρήσιμο για τον προσδιορισμό και την ανάλυση της κρυσταλλικής δομής. Κατασκευάζεται από την απλή σχέση μεταξύ των μηκών κύματος της ακτινοβολίας ακτίνων Χ και της απόστασης μεταξύ των δύο επιπέδων πλέγματος.

Κρυσταλλικά Στερεά :Ιδιότητες

Τα συστατικά στα κρυσταλλικά στερεά θα είναι άτομα, ιόντα, μόρια Τα κρυσταλλικά στερεά έχουν ιδιότητες υψηλών σημείων τήξης, επίπεδων επιφανειών και αιχμηρών πλευρών. Είναι μια καλά καθορισμένη μορφή καθώς οργανώνεται τακτικά. Η συγκεκριμένη και η διαδοχική οργάνωση των εξαρτημάτων επεκτείνεται σε τεράστια απόσταση σε κρυσταλλικά πλέγματα.

Τα κρυσταλλικά στερεά σε κυβική κατηγορία αντιπροσωπεύουν ανισότροπες ιδιότητες. Η έκταση των ανισότροπων χαρακτηριστικών εξαρτάται από την κατεύθυνση του δομικού  υπολογισμού.

Τύποι κρυσταλλικών στερεών

Αυτά τα στερεά ταξινομούνται σε τέσσερις τύπους με βάση τη φύση της σύνδεσης των συστατικών σωματιδίων.

1. Μοριακά Στερεά

Τα μόρια είναι τα σωματίδια στοιχείων σε αυτά τα στερεά. Μια ασθενής δύναμη έλξης Van der Waals συγκρατεί αυτά τα μόρια. Λόγω της παρουσίας ασθενών δυνάμεων, αυτά τα στερεά είναι μαλακά στη φύση. Τα μοριακά στερεά είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού καθώς δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια προς χρήση. Τα σημεία τήξης και βρασμού τους είναι επίσης χαμηλά, έτσι εξατμίζονται εύκολα.

Τα μοριακά στερεά χωρίζονται σε 3 κατηγορίες ως εξής.

Πολικά Μοριακά Στερεά

Τα πολικά μοριακά στερεά έχουν έναν πολικό ομοιοπολικό δεσμό μεταξύ των μορίων τους. Η πολικότητα στον δεσμό τους αναπτύσσεται λόγω της διαφοράς στην ηλεκτραρνητικότητα των ατόμων που συμβάλλει στη σύνδεση. Επομένως, αναπτύσσονται περιορισμένα φορτία σε άτομα που σχηματίζουν μια δύναμη αλληλεπίδρασης διπόλου-διπόλου και αυτή η δύναμη συγκρατεί το στερεό μαζί.

Μη πολικά μοριακά στερεά

Στα μη πολικά μοριακά στερεά, τα άτομα/στοιχεία σχηματίζουν το μόριο, το οποίο μετά ενώνεται με έναν μη πολικό δεσμό για να σχηματίσει αυτό το είδος μοριακού στερεού. Αυτά τα στερεά έχουν ασθενείς δυνάμεις Van Der Waals, επομένως είναι μαλακά. Δεν υπάρχει πολικότητα στους δεσμούς μεταξύ αυτών των στερεών καθώς τα ίδια άτομα ή μόρια συνδέονται.

Μοριακά Στερεά Δεσμών Υδρογόνου

Όταν δημιουργούνται δεσμοί με φθόριο, οξυγόνο ή άζωτο, για το υδρογόνο είναι γνωστός ως δεσμός υδρογόνου. Αυτοί είναι πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί και είναι σχετικά ισχυροί δεσμοί. Η πολικότητα στους δεσμούς υδρογόνου αναπτύσσεται λόγω της διαφοράς ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ του υδρογόνου και του άλλου στοιχείου, που θα μπορούσε να είναι N/O/F. Τα στερεά στα οποία υπάρχουν αυτοί οι τύποι δεσμών είναι γνωστά ως μοριακά στερεά με δεσμούς υδρογόνου.

2. Ιονικά Στερεά

Τα ιοντικά στερεά σχηματίζονται από ιόντα. Αυτά τα ιόντα συνδέονται με τις ισχυρές ηλεκτροστατικές δυνάμεις έλξης στο στερεό. Τα ιόντα είναι φορτισμένα σωματίδια που είναι δύο ειδών- κατιόντων (θετικά φορτισμένα) και ανιόντα (αρνητικά φορτισμένα). Αυτά τα ιόντα είναι οργανωμένα με τάξη στο ιοντικό στερεό. Η δύναμη έλξης που ενεργεί μεταξύ κατιόντων και ανιόντων ονομάζεται ηλεκτροστατική δύναμη έλξης. Αυτές οι ισχυρές δυνάμεις δίνουν τη σκληρότητα, τα εύθραυστα και υψηλά σημεία τήξης αυτών των στερεών. Αυτά τα στερεά διαχειρίζονται τον ηλεκτρισμό μόνο σε τετηγμένη/υδατική κατάσταση. Αυτό συμβαίνει επειδή σε αυτές τις καταστάσεις τα ιόντα είναι ελεύθερα να κινούνται, σε αντίθεση με τη στερεή κατάσταση όπου είναι σταθερά.

3. Ομοιοπολικά Στερεά

Τα ομοιοπολικά στερεά είναι επίσης γνωστά ως στερεά δικτύου καθώς σχηματίζονται από ένα σοβαρό δίκτυο ομοιοπολικών δεσμών που υπάρχουν στα γειτονικά τους άτομα που σχηματίζουν το στερεό. Τα συστατικά άτομα/στοιχεία είναι αμερόληπτα άτομα και μπορεί να είναι ίδια όπως στα διαμάντια και είναι επίσης γνωστά ως carborundum.

4. Μεταλλικά Στερεά

Τα μεταλλικά στερεά έχουν σταθερά θετικά ιόντα που περιβάλλονται από ελεύθερα ηλεκτρόνια στη δομή τους. Λόγω αυτών των ελεύθερων ηλεκτρονίων, τα μεταλλικά στερεά είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού και της θερμότητας. Σε δεδομένα μεταλλικά στερεά, υπάρχουν θετικά ιόντα στη λακκούβα των ηλεκτρονίων. Τα σημεία τήξης και βρασμού των μεταλλικών στερεών μπορεί να κυμαίνονται από μέτρια έως υψηλή. Αυτά τα στερεά μπορεί να είναι σκληρά ή μαλακά.

Συμπέρασμα

Τα κρυσταλλικά στερεά  είναι οι τύποι στερεών που σχηματίζονται από άτομα, ιόντα ή μόρια. Το μοριακό, το ιοντικό, το ομοιοπολικό και το μεταλλικό κρυσταλλικό στερεό είναι τα κύρια συστατικά των κρυστάλλων που σχηματίζονται από τα στοιχεία τους με σκληρή δομή. Τα στερεά είναι σκληρά λόγω της απουσίας μεταφορικής κίνησης στη δομική μονάδα. Αυτές οι μονάδες είναι ασφαλείς στην καθορισμένη θέση τους με ισχυρές δυνάμεις έλξης.