Ioniska föreningar är inte ovanligt spröda

Ditt utgångsantagande att joniska föreningar ofta är spröda är missvisande. Många, om inte de flesta, fasta ämnen är spröda, joniska eller inte.

Rsakerna till att saker är spröda har mer att göra med materialets bulkstruktur och mindre att göra med materialets kemiska sammansättning.

Bordssalt är en jonisk förening och är sprött. Men diamant är också sprött trots att det är ett molekylärt fast ämne där alla kol-kol-bindningar är kovalenta. Men smittat järn är starkt och långt ifrån sprött. Ren koppar är mjuk och formbar och inte spröd. Nylon och Kevlar är motsatsen till sprött.

Styrka är mer eller mindre orelaterad till att vara spröd eller inte och är, rätt definierat, ett mått på förmågan att motstå deformation. Men detta har nästan inget samband med sprödhet. Glas är mycket starkt men, liksom salt, mycket sprött vilket är anledningen till att det är en dålig idé att tappa telefonen på hårda ytor.

Tålighet är en bättre term för motsatsen till sprödhet. Hårda föreningar kan deformeras utan att splittras. Nylon är svagt men segt, kevlar är starkt men segt, smidesjärn är också starkt och segt. Men gjutjärn är starkt men sprött, vilket ger en antydan om att den övergripande kemin inte är allt.

Det som faktiskt gör att föreningar är tåliga är förmågan att mildra yttre påfrestningar i materialets molekylära struktur. I många polymerer kan bindningarna i de långa polymerkedjorna rotera och ordna om sig själva för att lindra spänningen. I vissa metaller (smidesjärn men inte gjutjärn) innehåller metallens kristallstruktur defekter som kan röra sig och omorganiseras för att lindra stresskoncentrationer. Glas och bordssalt kan däremot inte göra det, och även små repor på ytan koncentrerar spänningen och växer snabbt, vilket leder till att föreningen splittras. De saknar en molekylär mekanism för att mildra de spänningskoncentrationer som orsakas av små sprickor. Detta kan delvis övervinnas genom mer komplexa behandlingar av föreningens yta. ”Starkt” glas (t.ex. gorillaglas som används för mobiltelefonskärmar) använder en process där glaset behandlas för att skapa spänningar i ytan. Denna spänning minimerar spänningskoncentrationerna från små repor på ytan och gör det resulterande glaset mycket starkare (detta uppnås ibland genom att avsiktligt tillsätta joner till glasets yta).

Tålighet är en produkt av bulkmaterialet, inte av bindningstypen hos de molekyler eller atomer som det består av.

Sammanfattningsvis är sprödhet inte en egenskap som är unikt förknippad med joniska föreningar. De flesta kristaller är spröda. De föreningar som inte är spröda kännetecknas inte av den typ av bindning som är inblandad utan av komplexa mekanismer som kan lindra koncentrationen av spänningar i bulkföreningen. Så många kovalenta kristaller är spröda, inte bara joniska kristaller. Vissa metaller är spröda, men många är det inte.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.