Metaalachtige vaste stoffen

Metallische vaste stoffen, zoals koper, aluminium en goud, zijn vaste stoffen met metaalatomen als hun samenstellende deeltjes, die typisch bij elkaar worden gehouden door sterke metaalverbindingen. In een metaalbinding overlappen de elektronenwolken van aangrenzende metaalatomen elkaar, zodat deze valentie-elektronen door de vaste stof worden gedelokaliseerd. Metallische vaste stoffen worden soms beschreven als een rooster van stationaire metaalkationen in een zee van gedelokaliseerde elektronen.

Dit resulteert in een meer flexibele interne structuur dan die van moleculaire of ionische vaste stoffen. Metallische vaste stoffen kunnen in het algemeen in grotere mate buigen en vervormen zonder te breken dan andere vaste stoffen. Zoals blijkt uit goud en kwik, variëren hun smeltpunten sterk, afhankelijk van de sterkte van de metaalverbindingen.

De mobiele elektronen maken deze vaste stoffen ook uitstekende geleiders van warmte en elektriciteit. De atomen van zuivere metallische vaste stoffen zijn typisch gerangschikt, of gestapeld'in een van de twee meest efficiënte mogelijke configuraties voor bollen met een uniforme grootte:hexagonale dichtste stapeling of kubische dichtste stapeling. Bij hexagonale dichtste stapeling zijn de metaalatomen hexagonaal gerangschikt in twee herhalende lagen, waarbij de atomen in de tweede laag de verdiepingen van de eerste laag innemen.

De derde laag is een herhaling van de eerste laag, wat resulteert in een karakteristieke ABAB-opstelling. Zinkmetaal vertoont een hexagonaal dichtste stapeling rooster. Zijn eenheidscel bevat twee atomen die niet op de roosterpunten staan.

In kubische dichtste stapeling zijn de atomen hexagonaal gerangschikt in drie zich herhalende lagen. De atomen in elke vierde laag zijn uitgelijnd met de atomen in de eerste laag, waardoor een karakteristieke ABCABC-opstelling ontstaat. Kopermetaal heeft een kubische dichtste stapeling of kvg rooster.

Dit rooster wordt ook wel kubisch vlakgecentreerd, of kbvg, genoemd, omdat de opstelling die is van een vlakgecentreerd kubisch rooster met een identiek atoom op elk roosterpunt. In beide soorten stapeling heeft elk atoom een coördinatiegetal van twaalf. Bij hcp-stapeling staat elk atoom in direct contact met zes atomen uit dezelfde laag, drie uit de laag erboven en drie uit de laag eronder.