Av Robert Alley, uppdaterad aug302022
Kristallina fasta ämnen ordnar atomer eller molekyler i ett upprepande gitter. Två huvudkategorier – kovalenta (nätverks)kristaller och molekylära kristaller – uppvisar markant olika fysiska beteenden, alla härrörande från en enda strukturell distinktion.
Kovalenta kristaller hålls samman av kovalenta bindningar, vilket innebär att varje atom i gittret delar elektroner med sina grannar. I ett fast nätverk binder en atom vanligtvis till fyra andra, vilket skapar ett kontinuerligt, tredimensionellt ramverk som beter sig som en gigantisk molekyl. Detta starka kovalenta nätverk resulterar i exceptionell hårdhet, höga smältpunkter och elektrisk isolering.
Molekylära kristaller, däremot, består av diskreta atomer eller molekyler som upptar gitterställen. Krafterna som håller ihop dessa gitter är svaga - van der Waals, dipol-dipol eller vätebindningar - snarare än kovalenta. Följaktligen är kristallerna löst bundna, kan lätt separeras och har i allmänhet lägre smältpunkter.
Typiska kovalenta kristaller inkluderar diamant, kvarts och kiselkarbid, som alla har tätt packade, tätt bundna strukturer. Molekylära kristaller representeras av ämnen som vatten (H₂O) och koldioxid (CO₂), där varje molekyl behåller sin identitet och kan störas med relativt lite energi.
Det robusta kovalenta nätverket i kovalenta kristaller kräver enorm energi för att bryta, vilket ger smältpunkter som ofta överstiger 2 000°C. Däremot resulterar de svaga intermolekylära krafterna i molekylära kristaller i mycket lägre smältpunkter – is smälter vid 0°C, CO₂ sublimeras vid –78°C och många organiska kristaller smälter under 100°C.
