المحتوى
في المستوى الذري ، تحتوي المواد الصلبة على ثلاثة بنى أساسية.جزيئات النظارات والطين تكون مضطربة للغاية بدون بنية أو نقش متكرر لترتيبها: وتسمى هذه المواد الصلبة غير المتبلورة. المعادن والسبائك والأملاح موجودة كمشابك ، وكذلك بعض أنواع المركبات غير المعدنية ، بما في ذلك أكاسيد السيليكون وأشكال الكربون من الجرافيت والماس. تتكون الشبكات من وحدات مكررة ، أصغرها يسمى خلية الوحدة. تحتوي خلية الوحدة على كل المعلومات اللازمة لإنشاء بنية شعرية كلية من أي حجم معين.
خصائص الهيكلية شعرية
تتميز جميع الشبكات بأنها مرتبة للغاية ، مع وجود ذراتها أو أيوناتها في مكانها على فترات منتظمة. الترابط في المشابك المعدنية هو كهرباء ، في حين أن الترابط في أكاسيد السيليكون والجرافيت والماس التساهمية. في جميع أنواع الشبكات ، يتم ترتيب الجزيئات المكونة في التكوين الأكثر ملاءمة بقوة.
شعرية معدنية الطاقة
توجد المعادن كأيونات موجبة في بحر أو سحابة من الإلكترونات الموضعية. النحاس ، على سبيل المثال ، يوجد كأيونات نحاس (II) في بحر من الإلكترونات ، حيث تبرعت كل ذرة نحاس بإلكترونين لهذا البحر. إنها الطاقة الإلكتروستاتيكية بين أيونات المعادن والإلكترونات التي تمنح الشبكة شعرية وبدون هذه الطاقة تكون المادة الصلبة بخارًا. يتم تعريف قوة الشبكة المعدنية بواسطة طاقة الشبكة الخاصة بها ، وهو التغير في الطاقة عندما يتم تشكيل جزيء واحد من الشبكة الصلبة من ذراتها المكونة. الروابط المعدنية قوية جدًا ، ولهذا السبب تميل المعادن إلى درجات حرارة انصهار عالية ، حيث تكون درجة الانصهار هي النقطة التي تنهار عندها الشبكة الصلبة.
الهياكل غير العضوية التساهمية
ثاني أكسيد السيليكون ، أو السيليكا ، هو مثال لشبكة تساهمية. السيليكون رباعي التكافؤ ، وهذا يعني أنه سيشكل أربع روابط تساهمية ؛ في السيليكا كل من هذه الروابط هو الأكسجين. رابطة السيليكون والأكسجين قوية للغاية ، مما يجعل السيليكا بنية مستقرة للغاية مع درجة انصهار عالية. إنه بحر الإلكترونات الحرة في المعادن التي تجعلها الموصلات الكهربائية والحرارية جيدة. لا توجد إلكترونات حرة في السيليكا أو شبكات أخرى تساهمية ، وهذا هو السبب في كونها موصلات ضعيفة للحرارة أو الكهرباء. وتسمى أي مادة غير موصل الفقراء عازل.
الهياكل التساهمية المختلفة
الكربون هو مثال على مادة لها هياكل تساهمية مختلفة. الكربون غير المتبلور ، كما هو موجود في السخام أو الفحم ليس له هيكل مكرر. الجرافيت ، وتستخدم في خيوط أقلام الرصاص وإنتاج ألياف الكربون ، في أمر أكثر بكثير. يتكون الجرافيت من طبقات من ذرات الكربون السداسية بسمك الطبقة الواحدة. يتم ترتيب الألماس بشكل أكبر ، ويتضمن سندات كربونية معًا لتشكيل شعرية رباعية السطوح صلبة وقوية بشكل لا يصدق. تتشكل الماس تحت حرارة وضغط شديد والماس هو الأصعب بين جميع المواد الطبيعية المعروفة. كيميائيا على الرغم من الماس والسخام متطابقة. وتسمى الهياكل المختلفة للعناصر أو المركبات allotropes.