Kristal katılar
Kristal katılar belirli bir geometrik dizilime sahip olan atomlara denir. Aynı zamanda bu dizilimlere sahip olan moleküller ve iyonlar için de aynı terim kullanılır. Kristal katılar çok büyük bir oranda doğada gözlemlenebilir. En basitinden amorf katılar ile kıyaslandığı zaman sayıca çok daha fazladırlar. Doğada bulunan maddelerin katı formda olanlarının neredeyse büyük bir çoğunluğu kristal katılara dahildir.
Kristal katılarda kimyasal türlerin bir arada olmasını sağlayan faktörler ise şöyle sıralanabilir.
- İyonik katılar: iyonik bağ
- Moleküler katılar: hidrojen bağları, van der waals etkileşimleri
- Kovalent katılar: kovalent bağ
- Metalik katılar: metalik bağ
Kristal Katılar temel özellikleri bakımından şöyle tanımlanabilirler.
- Kristal katıların donma ve erime noktaları belirlidir.
- Kristal katıyı oluşturan atomlar ya da moleküller belli bir geometrik şekle göre düzenli formdadırlar. Sahip oldukları şekil bundan sebeptir.
- Yüzeyleri düz, şekilleri ise bellidir.
- Doğada bulunabilen ve gözlemlenebilen kristal katılar arasında altın, tuz, elmas ve çinko yer alabilir.
İyonik Katıların Özellikleri
İyonik katılarda bir arada durmayı sağlayan faktör elektrostatik çekimin iyonlar arasında bir etkileşim yaratmasıdır. Aynı zamanda bu elektrostatik çekim ile oluşan bağa iyonik bağ adı verilir. Doğada olan iyonik katılara en net örnek ise sofra tuzudur. Yemeklerde kullandığımız bilinen tuz iyonik katılar arasında yer alır.
- İyonik kristalin yapı taşı iyonlar olduğundan dolayı bu iyonlar arasında iyonik bağ oluşur.
- Ciddi bir etkileşime sahip olan iyonik kristalin erime derecesiyle kaynama derecesi inanılmaz düzeyde yüksektir.
- İyonik bağlar güçlü bir etkileşimle birbirine bağlıdır. Dolayısıyla yapısal olarak sert bir forma sahiptirler.
- İyonik katılarda elektrik iletkenliği yoktur. Ancak suda çözünmesini sağladığınızda çok iyi bir iletkene dönüşürler.
- Tuz elektriği iletmez ve iyonik katıdır. Ancak tuzlu su en iyi elektrik iletkenleri arasındadır.
- İyonik katılara örnek olarak MgO, CsCl, NaCl, CaF2, ZnS bileşikleri gösterilebilir.
Moleküler Katıların Özellikleri
Moleküler katılarda ise aradaki bağı oluşturan temel faktör iki gruba ayrılabilir. Bunlar bazen hidrojen bağlarıdır. Bazen ise van der Waals etkileşimleri olarak görünür. Diğerlerine kıyasla çok daha düşük bir etkileşim oranına sahip olmaları erime noktalarının düşük olmasını sağlar.
- Moleküler katılarda moleküller arasında oluşan bağda London etkileşimi, hidrojen bağı ve dipol-dipol söz konusu olabilir.
- Hem iyonik bağa hem de kovalent bağa göre çok daha zayıf olan bu etkileşim erime ve kaynama noktasının oldukça düşük olmasını sağlar.
- Ne ısıyı ne de elektriği iletebilecek bir yapıya sahip değillerdir.
- Moleküler kristallere örnek olarak buz gösterilebilir. Aynı şekilde şeker de moleküler kristaldir. Hatta zayıf etkileşime dayalı olarak naftalin ya da parafin gibi oldukça yumuşak moleküler katılara rastlayabilirsiniz.
Kovalent Katıların Özellikleri
Kovalent ağ yapısına sahip olan kristal örgüyle donatılmış atomlara sahiptirler. Kristal örgüyü kovalent bağlar bir arada tutar. Oldukça güçlü bir etkileşime sahip olan bu bağ sayesinde son derece sert olabilirler. Ki bunun bir getirisi olarak da erime dereceleri oldukça yüksektir.
- Kovalent kristalleri oluşturan her bir tanecik arasında kovalent bağ oluşur.
- Etkileşimi yüksek bir kovalent bağ söz konusu olduğundan dolayı erime ve kaynama noktaları ciddi derecede yüksektir.
- Kovalent katıları parçalarına ayırmak yine aynı sebepten ötürü son derece zordur. Sert bir forma sahiptir. Elmas örneğinde karbon atomları kendileri dışında dört karbon atomuyla kovalent bağ ile bağlıdır. Bu yüzden kolay kolay kırılmazlar.
- Elektrik iletkenliği yoktur.
- Silisyum karbür, silisyum nitrür, kuartz gibi örnekler kovalent katılar sınıfındadır.
Metalik Katıların Özellikleri
Metalik katılar düşük çekim kuvvetine sahip olan değerlik elektronlarının serbestçe dolaştığı bir bağ yapısına sahiptir. Diğer katı bağları arasında bir değerlendirme yapılırsa en basit bağ yapısı metalik katılarda görülecektir. Elektronların yer aldığı bir alana sürekli olarak metal katyonları yerleşerek katı bir form oluşturur. Ki buna da metalik katı denir.
- Pozitif iyonların düzenli bir biçimde bir araya gelmesiyle metalik katılar oluşmaktadır. Bu ise metalik bağ olarak adlandırılır.
- Metal türleri çok çeşitli olduğundan dolayı metalik katılarda kaynama ve erime noktaları değişkenlik gösterebilir.
- İşlenebilir katı yapıları sık kullanılmalarını sağlar.
- Parlak yüzeylere sahiptirler.
- Elektriği iletken bir yapıları vardır.
- Elektronların sürekli olarak hareketli oluşundan ötürü metalik katılar herhangi bir tel ve levha şeklinde işlenebildikleri gibi aynı zamanda ısı iletiminde de kullanılabilirler. Elektrik iletkenliğinin de olması ve parlak yapıları sebebiyle endüstride yoğun bir yer işgal ederler.
- Sodyum, çinko, bakır, gümüş ve potasyum sık karşılaşılan metalik katılara örnektir.