Op atomair niveau hebben vaste stoffen drie basisstructuren. Moleculen van glazen en kleisoorten zijn erg ontregeld zonder herhalende structuur of patroon in hun opstelling: dit worden amorfe vaste stoffen genoemd. Metalen, legeringen en zouten bestaan ​​als roosters, evenals sommige soorten niet-metaalhoudende verbindingen, waaronder siliciumoxiden en de grafiet- en diamantvormen van koolstof. Roosters omvatten repeterende eenheden, waarvan de kleinste een eenheidscel is. De eenheidscel bevat alle informatie die nodig is om een ​​rooster-macrostructuur van elke willekeurige grootte te construeren.

Structuurkenmerken van het rooster

Alle roosters worden gekenmerkt door een hoge orde, waarbij hun samenstellende atomen of ionen worden bewaard op zijn plaats met regelmatige tussenpozen. De binding in metalen roosters is elektrostatisch, terwijl de binding in siliciumoxiden, grafiet en diamant covalent is. In alle soorten traliewerk zijn de samenstellende deeltjes gerangschikt in de meest energetisch gunstige configuratie.

Metalen Roostergolven

Metalen bestaan ​​als positieve ionen in een zee of wolk van gedelocaliseerde elektronen. Koper bestaat bijvoorbeeld als koper (II) -ionen in een zee van elektronen, waarbij elk koperatoom twee elektronen aan deze zee heeft gedoneerd. Het is de elektrostatische energie tussen de metaalionen en elektronen die het rooster zijn volgorde geeft en zonder deze energie zou de vaste stof een damp zijn. De sterkte van een metalen rooster wordt bepaald door zijn roosterenergie, die de verandering in energie is wanneer één mol van een stevig rooster wordt gevormd uit zijn samenstellende atomen. Metaalbindingen zijn erg sterk, en daarom hebben metalen de neiging hoge smelttemperaturen te hebben, waarbij smelten het punt is waarop het vaste rooster breekt.

Covalente anorganische structuren

Siliciumdioxide of siliciumdioxide, is een voorbeeld van een covalent rooster. Silicium is tetravalent, wat betekent dat het vier covalente bindingen zal vormen; in silica is elk van deze bindingen een zuurstof. De silicium-zuurstofbinding is zeer sterk en dit maakt silica een zeer stabiele structuur met een hoog smeltpunt. Het is de zee van vrije elektronen in metalen die ze goede elektrische en thermische geleiders maken. Er zijn geen vrije elektronen in silica's of andere covalente roosters, daarom zijn ze slechte geleiders van warmte of elektriciteit. Elke stof die een slechte geleider is, wordt een isolator genoemd.

Verschillende Covalente structuren

Koolstof is een voorbeeld van een stof met verschillende covalente structuren. Amorfe koolstof, zoals gevonden in roet of steenkool, heeft geen zich herhalende structuur. Grafiet, gebruikt in de leads van potloden en de productie van koolstofvezel, in veel meer geordend. Grafiet bestaat uit lagen van hexagonale koolstofatomen met een laag van één laag. Diamant is zelfs meer geordend, bestaande uit koolstofverbindingen die samen een stijf, ongelooflijk sterk tetraëdrisch rooster vormen. Diamanten worden gevormd onder extreme hitte en druk en diamant is de moeilijkste van alle bekende natuurlijke stoffen. Chemisch gezien zijn diamant en roet identiek. De verschillende structuren van elementen of verbindingen worden allotropen genoemd.