Το σπάσιμο της τοπικής συμμετρίας - γιατί το νερό παγώνει, αλλά το διοξείδιο του πυριτίου σχηματίζει ένα ποτήρι

Τα μόρια του νερού είναι πολικά, που σημαίνει ότι έχουν θετικό τέλος και αρνητικό τέλος. Αυτή η πολικότητα επιτρέπει στα μόρια του νερού να σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους, τα οποία είναι ισχυρές ενδομοριακές δυνάμεις. Όταν παγώνει το νερό, τα μόρια του νερού σχηματίζουν μια κρυσταλλική δομή στην οποία κάθε μόριο νερού περιβάλλεται από τέσσερα άλλα μόρια νερού, που συγκρατούνται μαζί με δεσμούς υδρογόνου.

Το Silica, από την άλλη πλευρά, είναι ένα ομοιοπολικό δίκτυο στερεό. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα πυριτίου σε πυρίτιο είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένα μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια ισχυρή, άκαμπτη δομή. Δεν υπάρχουν αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μορίων διοξειδίου του πυριτίου, οπότε το πυρίτιο δεν σχηματίζει κρυσταλλική δομή όταν κρυώνει. Αντ 'αυτού, σχηματίζει ένα ποτήρι, το οποίο είναι ένα μη κρυσταλλικό στερεό.

Η διαφορά στον τρόπο με τον οποίο το νερό και το πάγωμα του πυριτίου οφείλεται στους διάφορους τύπους διαμοριακών δυνάμεων που υπάρχουν σε κάθε υλικό. Οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού επιτρέπουν στο νερό να σχηματίσει κρυσταλλική δομή, ενώ η έλλειψη ισχυρών διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ μορίων διοξειδίου του πυριτίου εμποδίζει τη δημιουργία κρυσταλλικής δομής.