Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Waarom zijn ionische verbindingen harde kristallijne vaste stoffen?

Ionische verbindingen zijn harde kristallijne vaste stoffen vanwege de sterke elektrostatische krachten tussen hun samenstellende ionen. Deze krachten zijn het gevolg van de aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ladingen. Hoe groter de lading van de ionen, hoe sterker de elektrostatische krachten zullen zijn. De roosterenergie, de energie die nodig is om alle ionen in een kristalrooster te scheiden, is een maatstaf voor de sterkte van deze elektrostatische krachten.

Ionische verbindingen hebben doorgaans hoge roosterenergieën omdat ze ionen met hoge ladingen bevatten, zoals natrium- en chloride-ionen. De sterke elektrostatische krachten tussen deze ionen houden het kristalrooster stevig bij elkaar, waardoor het moeilijk uit elkaar te vallen is. Dit is de reden waarom ionische verbindingen harde vaste stoffen zijn.

Ionische verbindingen zijn niet alleen hard, maar ook bros. Dit betekent dat ze de neiging hebben uit elkaar te vallen als ze worden blootgesteld aan stress. Dit komt omdat de elektrostatische krachten tussen de ionen sterk zijn, maar niet directioneel. Dit betekent dat ze geen enkele ondersteuning bieden tegen schuifkrachten. Wanneer een ionische verbinding aan spanning wordt blootgesteld, kunnen de ionen langs elkaar bewegen, waardoor het kristal breekt.

De hardheid en broosheid van ionische verbindingen maken ze bruikbaar voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals in keramiek en glas. Keramiek wordt gemaakt door een ionische verbinding te verwarmen tot deze smelt en deze vervolgens langzaam te laten afkoelen. Hierdoor kunnen de ionen zichzelf herschikken in een regelmatige kristalstructuur. Het resulterende materiaal is hard en bros, maar ook bestand tegen hitte en slijtage. Glas wordt gemaakt door een ionische verbinding te verwarmen tot deze smelt en deze vervolgens snel af te koelen. Dit voorkomt dat de ionen zichzelf herschikken in een regelmatige kristalstructuur. Het resulterende materiaal is hard en bros, maar ook transparant.