Netwerk covalente vaste stoffen

Netwerk covalente vaste stoffen zijn kristallijne vaste stoffen die bestaan uit een enorm driedimensionaal netwerk van individuele atomen die bij elkaar gehouden worden door sterke covalente bindingen. Voorbeelden van covalente vaste stoffen in een netwerk zijn diamant, dat een continu netwerk van koolstofatomen heeft, en kwarts, dat een continu netwerk van silicium-en zuurstofatomen heeft. De extreem sterke covalente krachten tussen de atomen maken deze vaste stoffen hard met zeer hoge smeltpunten.

Bij diamant bijvoorbeeld is elk koolstofatoom sp³ gehybridiseerd en tetraëdrisch verbonden met vier naburige koolstofatomen via enkelvoudige covalente bindingen. Dit sterk onderling verbonden netwerk verklaart de ongebruikelijke hardheid van diamant en zijn zeer hoge smeltpunt. Diamant is een slechte elektrische geleider, omdat er geen gedelokaliseerde elektronen zijn.

In kwarts is elk siliciumatoom gebonden aan vier zuurstofatomen en wordt elk zuurstofatoom gedeeld door een paar siliciumatomen. De sterke covalente binding tussen silicium en zuurstof resulteert in de hardheid en het hoge smeltpunt van kwarts. Grafiet is een ongebruikelijke covalente vaste stof omdat het zacht is en elektriciteit geleidt.

Net als diamant is grafiet een allotroop van koolstof, wat betekent dat de twee materialen zijn samengesteld uit koolstofatomen in verschillende driedimensionale rangschikkingen. In grafiet zijn koolstofatomen gerangschikt in lagen van onderling verbonden hexagonale ringen. Binnen elke laag is elk koolstofatoom sp²-gehybridiseerd en covalent gebonden aan drie aangrenzende koolstofatomen.

De niet-bindende elektronen worden over de hele laag gedelokaliseerd, waardoor grafiet een goede elektrische geleider is. Deze lagen worden echter alleen bij elkaar gehouden door zwakke dispersiekrachten. Hierdoor kunnen de lagen langs elkaar glijden, waardoor grafiet zacht en schilferig wordt.

Daarom wordt grafiet gebruikt in potloden:de koolstoflagen worden gemakkelijk overgebracht op het papier.