Solidi covalenti di rete

I solidi covalenti di rete sono solidi cristallini costituiti da una vasta rete tridimensionale di singoli atomi, tenuti insieme da forti legami covalenti. Esempi di solidi covalenti di rete includono il diamante, che ha una rete continua di atomi di carbonio, e il quarzo, che ha una rete continua di atomi di silicio e ossigeno. Le forze covalenti estremamente forti fra gli atomi rendono questi solidi duri, con punti di fusione molto elevati.

Per esempio, nel diamante, ogni atomo di carbonio è ibridizzato sp³ e connesso tetraedralmente a quattro atomi di carbonio vicini tramite singoli legami covalenti. Questa rete fortemente interconnessa spiega la durezza insolita del diamante e il suo punto di fusione molto alto. Il diamante è un cattivo conduttore elettrico, poiché non possiede elettroni delocalizzati.

Nel quarzo, ogni atomo di silicio è legato a quattro atomi di ossigeno, e ogni atomo di ossigeno è condiviso fra una coppia di atomi di silicio. Il forte legame covalente silicio-ossigeno risulta nella durezza e nell'alto punto di fusione del quarzo. La grafite è un'insolita rete covalente solida, perché è morbida e conduce l'elettricità.

Come il diamante, la grafite è un allotropo del carbonio, il che significa che i due materiali sono composti da atomi di carbonio in diverse disposizioni tridimensionali. Nella grafite, gli atomi di carbonio sono disposti in strati di anelli esagonali interconnessi. All'interno di ogni strato, ogni atomo di carbonio è ibridato sp² ed è legato in modo covalente a tre atomi di carbonio vicini.

Gli elettroni non leganti sono delocalizzati attraverso l'intero strato, e fanno della grafite un buon conduttore elettrico. Tuttavia, questi strati sono tenuti insieme solo da deboli forze di dispersione. Di conseguenza, gli strati possono scorrere l'uno sull'altro, rendendo la grafite morbida e friabile.

Questa é laragione del perché la grafite sia usata nelle matite:gli strati di carbonio, si trasferiscono facilmente sulla carta.