Ionische verbindingen zijn niet ongewoon in bros zijn
Je uitgangspunt dat ionische verbindingen vaak bros zijn is misleidend. Veel, zo niet de meeste, vaste stoffen zijn bros, ionisch of niet.
De redenen waarom dingen bros zijn hebben meer te maken met de bulkstructuur van het materiaal en minder met de chemische samenstelling van het materiaal.
Tafelzout is een ionische verbinding en is bros. Maar diamant is ook bros ondanks dat het een moleculaire vaste stof is waar alle koolstof-koolstof bindingen covalent zijn. Maar gesmeed ijzer is sterk en verre van bros. Zuiver koper is zacht en buigzaam en niet bros. Nylon en Kevlar zijn het tegendeel van bros.
Sterkte heeft min of meer niets te maken met bros zijn of niet en is, goed gedefinieerd, een maatstaf voor het vermogen om vervorming te weerstaan. Maar dit heeft vrijwel niets te maken met brosheid. Glas is erg sterk maar, net als zout, erg bros, en daarom is het een slecht idee om je telefoon op een hard oppervlak te laten vallen.
Taaiheid is een betere term voor het tegenovergestelde van brosheid. Taaie verbindingen kunnen vervormen zonder te versplinteren. Nylon is zwak maar taai, kevlar is sterk maar taai, smeedijzer is ook sterk en taai. Maar gietijzer is sterk maar bros, wat een hint geeft dat de algehele chemie niet alles is.
Wat taaie verbindingen in feite maakt, is het vermogen om externe spanning in de moleculaire structuur van het materiaal te matigen. In veel polymeren kunnen de bindingen in de lange polymeerketens roteren en zichzelf herschikken om die spanning te verlichten. In sommige metalen (smeedijzer maar geen gietijzer) bevat de kristalstructuur van het metaal defecten die kunnen bewegen en zich herschikken om spanningsconcentraties te verlichten. Glas en tafelzout daarentegen kunnen dat niet en zelfs kleine oppervlaktekrasjes concentreren de spanning en groeien snel, waardoor de verbinding versplintert. Zij missen een moleculair mechanisme om de spanningsconcentraties te verminderen die door kleine scheurtjes worden veroorzaakt. Dit kan gedeeltelijk worden verholpen door complexere behandelingen van het oppervlak van de verbinding. Bij “sterk” glas (zoals het gorilla-glas dat voor schermen van mobiele telefoons wordt gebruikt) wordt het glas zodanig behandeld dat er spanning in het oppervlak ontstaat. Die spanning minimaliseert de spanningsconcentraties van kleine oppervlaktekrasjes en maakt het resulterende glas veel sterker (dit wordt soms bereikt door doelbewust ionen aan het glasoppervlak toe te voegen).
Brosheid is een product van het bulkmateriaal, niet van het bindingstype van de moleculen of atomen waaruit het is opgebouwd.
Samenvattend is brosheid geen eigenschap die uitsluitend wordt geassocieerd met ionische verbindingen. De meeste kristallen zijn bros. De verbindingen die niet bros zijn, onderscheiden zich niet door het type binding, maar door complexe mechanismen die de spanningsconcentratie in de bulkverbinding kunnen verlichten. Veel covalente kristallen zijn dus bros, niet alleen de ionische. Sommige metalen zijn bros, maar veel metalen zijn dat niet.