Di Robert Alley, aggiornato il 30 agosto 2022
I solidi cristallini dispongono gli atomi o le molecole in un reticolo ripetitivo. Due categorie principali:cristalli covalenti (rete) e cristalli molecolari, mostrano comportamenti fisici marcatamente diversi, tutti derivanti da un'unica distinzione strutturale.
I cristalli covalenti sono tenuti insieme da legami covalenti, il che significa che ogni atomo nel reticolo condivide gli elettroni con i suoi vicini. In una rete solida, un atomo si lega tipicamente ad altri quattro, creando una struttura continua e tridimensionale che si comporta come un'unica molecola gigante. Questa forte rete covalente si traduce in durezza eccezionale, punti di fusione elevati e isolamento elettrico.
I cristalli molecolari, al contrario, sono costituiti da atomi o molecole discreti che occupano siti reticolari. Le forze che tengono insieme questi reticoli sono deboli – van der Waals, dipolo-dipolo o legami idrogeno – piuttosto che covalenti. Di conseguenza, i cristalli sono poco legati, possono essere separati facilmente e generalmente hanno punti di fusione più bassi.
I tipici cristalli covalenti includono diamante, quarzo e carburo di silicio, tutti caratterizzati da strutture densamente impacchettate e strettamente legate. I cristalli molecolari sono rappresentati da sostanze come acqua (H₂O) e anidride carbonica (CO₂), dove ciascuna molecola mantiene la propria identità e può essere disgregata con relativamente poca energia.
La robusta rete covalente nei cristalli covalenti richiede un'enorme energia per rompersi, producendo punti di fusione che spesso superano i 2.000°C. Al contrario, le deboli forze intermolecolari nei cristalli molecolari determinano punti di fusione molto più bassi:il ghiaccio si scioglie a 0°C, la CO₂ sublima a –78°C e molti cristalli organici fondono al di sotto di 100°C.
