شبكة المواد الصلبة التساهمية

شبكةالأجسام الصلبة،هي أجسام صلبة بلورية مكونة من شبكة شاسعة ثلاثية الأبعاد من الذرات الفردية المترابطة بعضها ببعض،بواسطة روابط تساهمية. من الأمثلة على شبكة الأجسام الصلبة الماس،الذي يحتوي على شبكة متواصلة من ذرات الكربون والكوارتز،الذي يحتوي على شبكة متواصلة من ذرات السيلكون والأكسجين. القوى التساهمية الشديدة للغاية الرابطة بين الذرات تجعل هذه الأجسام صلبة وذات نقاط انصهار مرتفعة.

فمثلًا،في الماس،تكون كل ذرة مهجنة sp³،و تكون مترابطة من أربع جهات مع أربع ذرات كاربون مجاورة،بواسطة روابط تساهمية أحادية. هذه الشبكة المترابطة بقوة،هي التي تسبب الصلابة غير الاعتيادية للماس،وكذلك نقطة الانصهار المرتفعة جدًا. الماس موصل ضعيف للكهرباء،ولا توجد فيه إلكترونات متحركة.

في الكوارتز،ترتبط كل ذرة سيلكون بأربع ذرات أكسجين،وكل ذرة أكسجين تتشاركها ذرتان من السيلكون. الترابط القوي بين السيلكون والأكسجين،هو الذي يسبب الصلابة وارتفاع نقطة الانصهار للكوارتز. الغرافيت مادة صلبة غير عادية تتكون من شبكة تساهمية لأنه ناعم وموصل للكهرباء.

ومثل الماس،الغرافيت من تآصلات الكربون،ما يعني أن كلتا المادتين مكونتان من ذرات الكربون مع اختلاف الترتيب ثلاثي الأبعاد. في الغرافيت،ذرات الكربون مرتبة على شكل طبقات مكونة من حلقات سداسية مترابطة. وفي كل طبقة،تكون ذرة الكربون مهجنة sp²،ومترابطة تساهميًا مع ثلاثة من ذرات الكربون المجاورة.

أما الإلكترونات غير المترابطة فتكون متحركة داخل الطبقة بأكملها،مما يجعل الغرافيت موصلًا جيدًا للكهرباء. غير أنه لا يربط هذه الطبقات بعضها ببعض سوى قوى تشتت ضعيفة. وبالتالي يمكن للطبقات أن تنزلق عن بعضها البعض مما يجعل الغرافيت ناعمًا وقابلًا للتقشير.

لهذا السبب يُستخدم الغرافيت في أقلام الرصاص:طبقات الكربون يمكن نقلها بسهولة إلى الورق.