Πώς συνδέονται τα σωματίδια σε ένα στερεό;
1. Πρωτογενείς ομόλογοι: Αυτές είναι ισχυρές δυνάμεις μικρής εμβέλειας που είναι υπεύθυνες για το σχηματισμό χημικών δεσμών. Βασίζονται στη κοινή χρήση ή τη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων.
* Ιονικά ομόλογα: Εμφανίζονται μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων. Για παράδειγμα, στο χλωριούχο νάτριο (NaCl), το νάτριο χάνει ένα ηλεκτρόνιο για να σχηματίσει ένα θετικό ιόν (Na+), ενώ το χλώριο κερδίζει ένα ηλεκτρόνιο για να σχηματίσει ένα αρνητικό ιόν (Cl-) και τα αντίθετα φορτία προσελκύουν ο ένας τον άλλον. Αυτοί οι δεσμοί είναι πολύ ισχυροί και οδηγούν σε υψηλά σημεία τήξης και σκληρότητα.
* ομοιοπολικοί δεσμοί: Εμφανίζονται όταν τα άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια. Για παράδειγμα, στο Diamond, κάθε άτομο άνθρακα μοιράζεται τα τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους με τέσσερα άλλα άτομα άνθρακα, σχηματίζοντας ένα ισχυρό, τρισδιάστατο δίκτυο. Αυτοί οι δεσμοί είναι επίσης πολύ ισχυροί, με αποτέλεσμα τα υψηλά σημεία τήξης και τη σκληρότητα.
* Μεταλλικοί δεσμοί: Εμφανίζονται σε μέταλλα όπου τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται και μπορούν να κινούνται ελεύθερα σε ολόκληρη τη δομή. Αυτά τα ηλεκτρόνια λειτουργούν ως "κόλλα" που κρατάει τα θετικά φορτισμένα μεταλλικά ιόντα μαζί. Η μεταλλική συγκόλληση έχει ως αποτέλεσμα την εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, καθώς και την ευελιξία και την ολκιμότητα.
2. Δευτερεύοντα ομόλογα: Αυτές είναι ασθενέστερες δυνάμεις μεγαλύτερης εμβέλειας που προκύπτουν από προσωρινά ή μόνιμα διπόλια σε μόρια. Συμβάλλουν στις φυσικές ιδιότητες των υλικών, ιδιαίτερα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.
* Van der Waals Δυνάμεις: Είναι αδύναμες, δυνάμεις μικρής εμβέλειας που προκύπτουν από προσωρινές διακυμάνσεις στην κατανομή ηλεκτρονίων εντός των μορίων. Είναι υπεύθυνοι για την έλξη μεταξύ μη πολικών μορίων.
* δεσμούς υδρογόνου: Είναι ένας ειδικός τύπος αλληλεπίδρασης διπολικής-διπόλης που εμφανίζεται μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου που συνδέεται ομοιοπολικά με ένα πολύ ηλεκτροαρνητικό άτομο (όπως το οξυγόνο ή το άζωτο) και ένα άλλο ηλεκτροαρνητικό άτομο. Αυτοί οι δεσμοί είναι σχετικά ισχυροί και διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο σε πολλά βιολογικά συστήματα.
Ο τύπος σύνδεσης που υπάρχει σε ένα στερεό καθορίζει τις φυσικές του ιδιότητες όπως:
* Σημείο τήξης: Τα στερεά με ισχυρούς δεσμούς έχουν υψηλότερα σημεία τήξης.
* σκληρότητα: Τα στερεά με ισχυρούς δεσμούς είναι γενικά πιο δύσκολα.
* Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Τα στερεά με μεταλλική σύνδεση είναι καλοί αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ εκείνοι με ομοιοπολικούς ή ιοντικούς δεσμούς είναι γενικά μονωτές.
Η διάταξη των σωματιδίων σε ένα στερεό είναι επίσης σημαντική για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων του. Αυτή η διάταξη είναι γνωστή ως η κρυσταλλική δομή , που μπορεί να είναι είτε:
* κρυσταλλικό: Τα σωματίδια είναι διατεταγμένα σε ένα πολύ διατεταγμένο, επαναλαμβανόμενο μοτίβο. Αυτό οδηγεί σε ανισότροπες ιδιότητες, που σημαίνει ότι οι ιδιότητες είναι διαφορετικές σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
* άμορφα: Τα σωματίδια είναι διατεταγμένα τυχαία, χωρίς σειρά μεγάλης εμβέλειας. Αυτό οδηγεί σε ισοτροπικές ιδιότητες, πράγμα που σημαίνει ότι οι ιδιότητες είναι οι ίδιες προς όλες τις κατευθύνσεις.
Συνοπτικά, η σύνδεση των σωματιδίων σε ένα στερεό είναι ένα σύνθετο φαινόμενο που επηρεάζεται τόσο από τους τύπους των δυνάμεων που υπάρχουν όσο και από τη διάταξη των σωματιδίων εντός του υλικού. Η κατανόηση αυτών των παραγόντων είναι ζωτικής σημασίας για την πρόβλεψη και την κατανόηση των ιδιοτήτων των διαφορετικών στερεών.
