Os compostos iónicos não são invulgares ao serem frágeis
>
A sua suposição inicial de que os compostos iónicos são frequentemente frágeis é enganadora. Muitos, se não a maioria, os sólidos são frágeis, iónicos ou não.
As razões pelas quais as coisas são frágeis têm mais a ver com a estrutura do material e menos com a composição química do material.
O sal de mesa é um composto iónico e é frágil. Mas o diamante também é quebradiço apesar de ser um sólido molecular onde todas as ligações carbono-carbono são covalentes. Mas o ferro forjado é forte e está longe de ser quebradiço. O cobre puro é macio e maleável e não é quebradiço. Nylon e Kevlar são o oposto de quebradiços.
Força é mais ou menos independente de ser quebradiço ou não e, definido corretamente, é uma medida da capacidade de resistir à deformação. Mas isto é quase sem relação com a fragilidade. O vidro é muito forte mas, como o sal, muito quebradiço, razão pela qual deixar cair o telefone em superfícies duras é uma má ideia.
Toughness é um termo melhor para o oposto de fragilidade. Compostos duros podem deformar-se sem se estilhaçarem. O nylon é fraco mas resistente, o kevlar é forte mas resistente, o ferro forjado também é forte e resistente. Mas o ferro fundido é forte mas frágil, fornecendo uma dica de que a química geral não é tudo.
O que realmente faz compostos resistentes é a capacidade de mitigar a tensão externa na estrutura molecular do material. Em muitos polímeros, as ligações nas longas cadeias de polímeros podem girar e se rearranjar para aliviar essa tensão. Em alguns metais (ferro forjado mas não ferro fundido) a estrutura cristalina do metal contém defeitos que podem se mover e se rearranjar para aliviar as concentrações de tensão. Em contraste, o vidro e o sal de mesa não podem fazer isso e mesmo pequenos arranhões superficiais concentram a tensão e crescem rapidamente causando a quebra do composto. Falta-lhes um mecanismo molecular para mitigar as concentrações de tensão causadas por pequenas fissuras. Isto pode ser parcialmente superado por tratamentos mais complexos da superfície do composto. O vidro “forte” (como o vidro gorila usado para telas de telefones celulares) usa um processo que trata o vidro para criar tensão na superfície. Essa tensão minimiza as concentrações de tensão de pequenos arranhões superficiais e torna o vidro resultante muito mais forte (isto é às vezes conseguido pela adição deliberada de íons à superfície do vidro).
Toughness é um produto do material a granel e não do tipo de ligação das moléculas ou átomos que o compõem.
Em resumo, a fragilidade não é uma propriedade exclusivamente associada a compostos iônicos. A maioria dos cristais são frágeis. Aqueles compostos que não são frágeis não são distinguidos pelo tipo de ligação envolvida, mas por mecanismos complexos que podem aliviar a concentração de estresse no composto a granel. Tantos cristais covalentes são frágeis não apenas iônicos. Alguns metais são frágeis, embora muitos não sejam.