Moleculaire en ionische vaste stoffen

Moleculaire vaste stoffen zijn een soort kristallijne vaste stoffen die moleculen of atomen als hun samenstellende deeltjes hebben en bij elkaar worden gehouden door niet-ionische intermoleculaire krachten zoals waterstofbruggen, dispersiekrachten of dipool-dipool-interacties. De sterkte van deze intermoleculaire krachten dicteert de eigenschappen van moleculaire vaste stoffen. Over het algemeen hebben deze vaste stoffen de neiging zacht te zijn, een laag smeltpunt te hebben en een lage thermische en elektrische geleidbaarheid.

Niet-polaire of netto niet-polaire moleculaire vaste stoffen zoals vaste stikstof of droogijs worden voornamelijk bij elkaar gehouden door zwakke dispersiekrachten. Dergelijke vaste stoffen hebben een zeer laag smeltpunt en sublimeren gemakkelijk. Polaire moleculaire vaste stoffen zoals ijs en vast zwaveldioxide vertonen waterstofbruggen en dipool-dipoolinteracties.

Dergelijke vaste stoffen hebben relatief hogere smeltpunten en komen voor als zachte vaste stoffen of vluchtige vloeistoffen bij standaard temperatuur en druk. Een ander voorbeeld van hoe de sterkte van de intermoleculaire krachten de eigenschappen van moleculaire vaste stoffen beïnvloedt, wordt geïllustreerd door vast jodium. De toegenomen sterkte van bepaalde intermoleculaire krachten tussen grotere moleculen wordt weerspiegeld in de eigenschappen van jodium.

Hoewel ze beide niet-polaire vaste stoffen zijn, is het smeltpunt van jodium aanzienlijk hoger dan dat van vaste stikstof. Ionische vaste stoffen zijn kristallijne vaste stoffen met elektrisch geladen soorten of ionen als samenstellende deeltjes die bij elkaar worden gehouden door sterke elektrostatische krachten. Natriumchloride is bijvoorbeeld een ionische vaste stof die bestaat uit natriumkationen en chloride-anionen.

De pakking van ionische vaste stoffen maximaliseert de interactie tussen tegengesteld geladen ionen en minimaliseert de interactie tussen ionen met dezelfde lading. Dit wordt vaak gevisualiseerd als één set ionen op roosterpunten en de tegengestelde ionen bezetten enkele of alle ruimtes ertussen, of de tussenliggende locaties. Vanwege sterke coulomb-interacties hebben ionische vaste stoffen hoge smelttemperaturen.

De ionische interacties worden typisch sterker naarmate de lading toeneemt of de ionengrootte afneemt. Bijvoorbeeld, cesiumchloride smelt bij 645 graden Celsius en natriumchloride smelt bij 801 graden Celsius, wat kan worden toegeschreven aan het kleinere natriumkation dat een nauwere pakking mogelijk maakt. Calciumoxide, dat hogere ionische ladingen heeft, smelt bij 2572 graden Celsius.