결정의 유형 4가지 | 이온결정 분자결정 공유결정 금속결정

결정은 규칙적이고 반복적인 원자 또는 분자 구조를 가진 고체 물질입니다. 그들은 원자, 이온 또는 분자가 3차원 격자 패턴으로 배열되는 결정화로 알려진 과정을 통해 형성됩니다. 결정은 자연계에 풍부하며 다양한 분야에서 다양한 특성과 용도를 가지고 있습니다. 이 기사에서는 이온 결정, 분자 결정, 공유 결정 및 금속 결정의 네 가지 주요 유형의 결정을 살펴봅니다.

이온 결정

이온 결정은 양전하 이온(양이온)과 음전하 이온(음이온) 사이의 인력에 의해 형성됩니다. 이러한 결정은 일반적으로 특정 기하학적 패턴으로 배열된 양이온과 음이온을 포함하는 반복 단위 셀로 구성됩니다. 반대로 하전된 이온 사이의 정전기적 인력은 이온 결정의 안정성을 발생시킵니다.

이온 결정의 특성:

- 높은 녹는점과 끓는점: 이온 결정은 이온 사이의 강한 정전기력으로 인해 높은 녹는점과 끓는점을 갖습니다. 이러한 힘을 깨고 수정을 액체 또는 기체로 변환하려면 상당한 에너지가 필요합니다.

- 취성: 이온 결정은 외부 응력을 받을 때 결정 격자의 이온 배열이 붕괴되어 결정이 특정 평면을 따라 부서지기 때문에 취성이 있는 경우가 많습니다.

- 불량한 전기 전도도: 고체 상태에서 이온 결정은 이온이 제자리에 고정되어 전류를 운반하기 위해 이동할 수 없기 때문에 전기를 전도하지 않습니다. 그러나 용매에 녹거나 용해되면 이온의 이동으로 인해 전기를 전도할 수 있습니다.

이온 수정의 예:

- 염화나트륨(NaCl): 일반적인 식염은 잘 알려진 이온 결정의 예입니다. 나트륨(Na+) 양이온과 염화물(Cl-) 음이온이 면심 입방격자로 배열되어 있습니다.

- 탄산칼슘(CaCO₃): 이 광물은 방해석 및 아라고나이트와 같은 다양한 형태로 발견되며 석회암과 대리석.

분자 결정

분자 결정은 개별 분자 사이의 약한 분자간 힘에 의해 형성됩니다. 이온 결정과 달리 분자 결정은 전자의 이동이나 하전 이온의 형성을 수반하지 않습니다. 대신 반 데르 발스 힘, 수소 결합, 쌍극자-쌍극자 상호 작용 및 기타 약한 힘에 의해 결합됩니다.

분자 결정의 특성:

- 녹는점 및 끓는점 낮음: 분자 결정은 일반적으로 분자 사이의 힘이 약하기 때문에 이온 결정에 비해 녹는점과 끓는점이 낮습니다.

- 부드럽고 부서지기 쉬움: 분자 결정은 분자간 힘이 상대적으로 약하기 때문에 종종 이온 결정과 마찬가지로 부드럽고 부서지기 쉽습니다.

- 불량한 전기 전도도: 고체 상태에서 분자 결정은 분자가 약한 힘에 의해 결합되어 하전 입자의 이동을 허용하지 않기 때문에 비전도성입니다.

분자 결정의 예:

- 얼음(H₂O): 얼음은 수소 결합에 의해 결합된 물 분자의 분자 결정입니다. 고체 상태에서 육각형 구조를 형성합니다.

- 유황(S₈): 고체 황은 S₈ 고리로 구성된 분자 결정으로 존재 반 데르 발스 세력에 의해 유지됩니다.

공유 결정

공유 결정은 원자 사이의 강한 공유 결합에 의해 형성됩니다. 이 결정에서 원자는 공유 전자를 통해 상호 연결되어 결정 격자 전체에 걸쳐 공유 결합의 연속 네트워크를 생성합니다. 공유 결합은 매우 강력하여 공유 결정을 알려진 가장 단단한 물질로 만듭니다.

공유 결정의 특성:

- 높은 녹는점: 공유 결정은 공유 결합의 강도로 인해 예외적으로 높은 녹는점을 갖습니다.

- 경도: 공유 결합 결정은 매우 단단하고 긁힘에 강하여 절단 및 연삭 도구와 같은 산업 응용 분야에 유용합니다.

- 불량한 전기 전도도: 고체 상태에서 공유 결정은 일반적으로 전자가 공유 결합에 편재되어 자유롭게 이동할 수 없기 때문에 전기 전도도가 불량합니다.

공유 결정의 예:

- 다이아몬드(C): 다이아몬드는 사면체 격자에서 함께 결합된 탄소 원자로 구성된 잘 알려진 공유 결정입니다. 가장 단단한 천연 물질이며 뛰어난 광학 특성을 가지고 있습니다.

- 실리콘 카바이드(SiC): 실리콘 카바이드는 우수한 열 및 기계적 특성으로 인해 고온 응용 분야에 사용됩니다.

금속 결정

금속 결정은 금속 원자 사이의 금속 결합에 의해 형성됩니다. 이러한 결정에서 원자가 전자는 비편재화되어 격자 전체에서 자유롭게 이동하여 금속 이온을 함께 유지하는 "전자 바다"를 생성합니다. 이러한 전자의 비편재화는 금속에 고유한 특성을 부여합니다.

금속 결정의 특성:

- 다양한 녹는점: 금속 결정은 금속 유형과 구조에 따라 다양한 녹는점을 가집니다. 일반적으로 금속은 융점이 높습니다.

- 가단성 및 연성: 금속 결정은 가단성 및 연성이 있습니다. 즉, 압력을 받으면 쉽게 변형되거나 깨지지 않고 와이어로 끌어당길 수 있습니다.

- 우수한 전기 및 열 전도성: 금속 결정의 비편재화된 전자는 우수한 전기 및 열 전도성을 허용합니다.

금속 수정의 예:

- 구리(Cu): 구리는 전기 및 열 전도성이 높은 일반적으로 사용되는 금속으로 전기 배선 및 열 전달 응용 분야에 필수적입니다.

- 철(Fe): 철은 강도와 ​​가단성으로 인해 건설 및 제조 분야에서 널리 사용되는 금속입니다.

결론

크리스털은 독특한 구조와 특성을 지닌 흥미롭고 다양한 소재입니다. 이온, 분자, 공유 및 금속의 네 가지 주요 결정 유형은 원자, 이온 또는 분자 간의 서로 다른 결합 메커니즘과 상호 작용에서 발생합니다. 각 크리스탈 유형은 과학, 산업, 일상 생활 전반에 걸쳐 다양한 응용 분야에서 가치를 부여하는 고유한 특성을 나타냅니다.

이온 결정은 반대 전하를 띤 이온 사이의 강한 정전기력에 의해, 분자 결정은 분자 사이의 약한 분자간 힘에 의해, 공유 결정은 원자 사이의 강한 공유 결합에 의해, 금속 결정은 비편재화된 전자의 바다. 이러한 다양한 결정 구조와 결합 패턴은 결정이 나타내는 광범위한 특성과 응용 분야에 기여하여 재료 과학 및 화학 분야에서 매력적인 연구 분야가 되었습니다.