Kluczową różnicą między molekularnym ciałem stałym a kowalencyjnym ciałem stałym jest to, że molekularne ciało stałe powstaje w wyniku działania sił Van der Waala, podczas gdy kowalencyjne ciało stałe powstaje w wyniku działania kowalencyjnych wiązań chemicznych.
Możemy kategoryzować związki stałe na różne sposoby – w zależności od struktury, składu, wiązania, właściwości, zastosowań itp. Cząsteczki stałe, ciała jonowe, ciała stałe metaliczne, ciała stałe sieci kowalencyjnej to takie różne rodzaje ciał stałych.
Co to jest ciało stałe molekularne?
Molekularne ciało stałe to stały związek zawierający cząsteczki utrzymywane razem siłami Van der Waala. Pomiędzy tymi cząsteczkami nie ma wiązań jonowych ani kowalencyjnych. Siły między tymi cząsteczkami to spójne siły przyciągania. Istnieją różne rodzaje sił Van der Waala, które mogą powodować powstawanie ciała stałego molekularnego, tj. oddziaływania dipol-dipol, oddziaływania pi-pi, wiązania wodorowe, siły Londona itp.
Rysunek 01: Powstawanie cząstek stałych w wyniku wiązania wodorowego
Jednak te siły Van der Waala są słabsze w porównaniu z jonowymi i kowalencyjnymi wiązaniami chemicznymi. Dlatego cząsteczkowe ciała stałe zazwyczaj mają stosunkowo niskie temperatury topnienia i wrzenia. Ponadto te ciała stałe mają tendencję do rozpuszczania się w rozpuszczalnikach organicznych. Te cząsteczkowe ciała stałe mają niską gęstość i są również nieprzewodzące; są to więc miękkie izolatory elektryczne.
Rysunek 02: Stały dwutlenek węgla i stała kofeina są cząsteczkami stałymi
Ponadto, biorąc pod uwagę różne alotropy pierwiastka chemicznego, wszystkie alotropy czasami występują jako cząsteczkowe ciała stałe, ale w większości przypadków niektóre alotropy są cząsteczkami stałymi, podczas gdy inne alotropy tego samego pierwiastka chemicznego nie są cząsteczkami stałymi. Na przykład istnieją różne alotropowe formy fosforu; nazywamy je fosforem czerwonym, białym i czarnym. Wśród nich biały fosfor jest ciałem stałym, ale czerwony fosfor istnieje jako struktury łańcuchowe.
Ponadto, ciała stałe molekularne są albo plastyczne, albo kruche, w zależności od natury powierzchni kryształów ciała stałego. Zarówno te plastyczne, jak i kruche formy mogą również ulegać odkształceniom sprężystym.
Co to jest kowalencyjna bryła sieciowa?
Kowalencyjne sieci stałe to stałe związki zawierające atomy połączone ze sobą kowalencyjnymi wiązaniami chemicznymi. Te ciała stałe mają wiele powtarzających się atomów połączonych ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. Wiązanie chemiczne może powodować powstawanie sieci atomów, co prowadzi do powstania stałej sieci. Dlatego możemy uznać bryłę sieci kowalencyjnej za rodzaj makrocząsteczki.
Ponadto te ciała stałe mogą występować na dwa sposoby; jako krystaliczne ciała stałe lub amorficzne ciała stałe. Odpowiednim przykładem bryły sieci jest diament z kowalencyjnie związanymi atomami węgla, który tworzy silną strukturę 3D. Zwykle stałe sieci kowalencyjne mają stosunkowo wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Ogólnie rzecz biorąc, te ciała stałe są nierozpuszczalne w jakimkolwiek rozpuszczalniku, ponieważ bardzo trudno jest rozbić wiązania między atomami. Ponadto te ciała stałe są bardzo twarde i mają niską przewodność elektryczną w fazie ciekłej. Przewodność elektryczna w fazie stałej może się różnić w zależności od składu.
Jaka jest różnica między bryłą molekularną a kowalencyjną bryłą sieciową?
Ciąsteczki stałe i kowalencyjne ciała stałe to dwa rodzaje stałych związków. Kluczowa różnica między ciałem stałym molekularnym a ciałem stałym o sieci kowalencyjnej polega na tym, że ciało stałe tworzy się w wyniku działania sił Van der Waala, podczas gdy ciało stałe o sieci kowalencyjnej powstaje w wyniku działania kowalencyjnych wiązań chemicznych. Biorąc pod uwagę ich właściwości, ciała stałe molekularne są stosunkowo miękkim materiałem, podczas gdy ciała stałe sieci kowalencyjnej są bardzo twarde.
Co więcej, cząsteczki stałe mają stosunkowo niskie temperatury topnienia, podczas gdy stałe sieci kowalencyjne mają bardzo wysokie temperatury topnienia. Ponadto cząsteczkowe ciała stałe są izolatorami elektrycznymi, podczas gdy kowalencyjne stałe sieci mają niską przewodność elektryczną w stanie ciekłym, a przewodność elektryczna w fazie stałej może się różnić w zależności od składu. Lód wodny jest dobrym przykładem dla ciał stałych molekularnych, podczas gdy diament jest najlepszym przykładem bryły sieci kowalencyjnej.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między molekularnym ciałem stałym a kowalencyjnym ciałem stałym.
Podsumowanie – bryła molekularna kontra kowalencyjna bryła sieciowa
Ciąsteczki stałe i kowalencyjne ciała stałe to dwa rodzaje stałych związków. Kluczową różnicą między molekularnym ciałem stałym a kowalencyjnym ciałem stałym jest to, że molekularne ciało stałe powstaje w wyniku działania sił Van der Waala, podczas gdy kowalencyjne ciało stałe powstaje w wyniku działania kowalencyjnych wiązań chemicznych.
