เครือข่ายที่แข็งแกร่ง
ของแข็ง เครือข่ายหรือของแข็งเครือข่ายโคเวเลนต์ (เรียกอีกอย่างว่า ของแข็งผลึกอะตอมหรือโครงสร้างโคเวเลนต์ยักษ์ ) [ 1 ]คือสารประกอบทางเคมี (หรือธาตุ) ที่อะตอมยึดติดกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ในเครือข่ายต่อเนื่องที่แผ่ขยายไปทั่วทั้งวัสดุ[ 2 ]ในของแข็งเครือข่ายไม่มีโมเลกุล แต่ละตัว และผลึกหรือของแข็งอสัณฐาน ทั้งหมด อาจถือได้ว่าเป็นโมเลกุล ขนาดใหญ่ สูตรสำหรับของแข็งเครือข่าย เช่นเดียวกับสูตรสำหรับสารประกอบไอออนิกเป็นอัตราส่วนอย่างง่ายของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบที่แสดงโดยหน่วยสูตร [ 3 ]
ตัวอย่างของของแข็งแบบเครือข่าย ได้แก่เพชรที่มีเครือข่ายต่อเนื่องของอะตอมคาร์บอน และซิลิคอนไดออกไซด์หรือควอตซ์ที่มีเครือข่ายสามมิติต่อเนื่องของหน่วยกราไฟต์และกลุ่มแร่ซิลิเกตไมกามีโครงสร้างเป็นแผ่นสองมิติต่อเนื่องที่ยึดติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ภายในชั้น โดยมีพันธะประเภทอื่นยึดชั้นเข้าด้วยกัน[ 3 ]ของแข็งแบบเครือข่ายที่ไม่เป็นระเบียบเรียกว่าแก้วโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นจากการทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วของสารหลอมเหลว ทำให้มีเวลาน้อยมากสำหรับการจัดเรียงอะตอม[ 4 ]
คุณสมบัติ
- ความแข็ง: แข็งมาก เนื่องจากพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรงทั่วทั้งโครงสร้างผลึก (อย่างไรก็ตาม การเสียรูปอาจเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าในทิศทางที่ไม่จำเป็นต้องมีการแตกหักของพันธะโควาเลนต์ เช่น การงอหรือการเลื่อนแผ่นในกราไฟต์หรือไมกา)
- จุดหลอมเหลว: สูง เนื่องจากจุดหลอมเหลวหมายถึงการแตกพันธะโควาเลนต์ (แทนที่จะเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนกว่า) [ 5 ]
- การนำไฟฟ้าในเฟสของแข็ง: แปรผันได้[ 6 ]ขึ้นอยู่กับลักษณะของพันธะ: ของแข็งแบบเครือข่ายที่อิเล็กตรอนทั้งหมดถูกใช้สำหรับพันธะซิกมา (เช่น เพชร ควอตซ์) เป็นตัวนำที่ไม่ดี เนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนที่กระจายตัว อย่างไรก็ตาม ของแข็งแบบเครือข่ายที่มีพันธะไพ ที่กระจายตัว (เช่น กราไฟต์) หรือสารเจือปนสามารถแสดงการนำไฟฟ้าคล้ายโลหะได้
- การนำไฟฟ้าในสถานะของเหลว: ต่ำ เนื่องจากโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยอะตอมที่เป็นกลาง ซึ่งหมายความว่าการหลอมเหลวจะไม่ปลดปล่อยตัวนำประจุใหม่ใดๆ (เช่นเดียวกับในสารประกอบไอออนิก)
- ความสามารถในการละลาย: โดยทั่วไปไม่ละลายในตัวทำละลายใดๆ เนื่องจากโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นนี้ละลายได้ยาก
ตัวอย่าง
- โบรอนไนไตรด์ (BN)
- เพชร (คาร์บอน, C)
- ควอตซ์ (SiO )
- รีเนียมไดโบไรด์ (ReB )
- ซิลิคอนคาร์ไบด์ (มอยซาไนต์, คาร์บอรันดัม, SiC)
- ซิลิคอน (Si)
- เจอร์มาเนียม (Ge)
- อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN)
- α-tin allotrope (ดีบุกสีเทา, Sn)
ดูเพิ่มเติม
- พันธะในของแข็ง - ภาพรวมของพันธะประเภทต่างๆ ในของแข็ง
- ของแข็งระดับโมเลกุล - วัสดุที่ประกอบด้วยโมเลกุลแยกกันซึ่งยึดติดกันด้วยพันธะระหว่างโมเลกุล ที่อ่อนแอ
- ของแข็งไอออนิก ( เกลือ ) - วัสดุที่มีโครงข่ายของพันธะไอออนิก ที่แข็งแรง แทนที่จะเป็นพันธะโคเวเลนต์
- โลหะ - วัสดุที่ยึดติดกันด้วยพันธะโลหะ ที่แข็งแรง ไม่ใช่พันธะโคเวเลนต์
- วัสดุแบบหลายชั้น - วัสดุที่มีโครงข่ายของพันธะที่แข็งแรงภายในแผ่นสองมิติ โดยมีพันธะที่อ่อนกว่ามากระหว่างแผ่นเหล่านั้น
- พอลิเมอร์ - วัสดุที่มีพันธะแข็งแรงภายในสายโซ่หนึ่งมิติ และพันธะที่อ่อนกว่ามากระหว่างสายโซ่เหล่านั้น