Bryder lokal symmetri - hvorfor vand fryser, men silica danner et glas

Vandmolekyler er polære, hvilket betyder, at de har en positiv ende og en negativ ende. Denne polaritet gør det muligt for vandmolekyler at danne brintbindinger med hinanden, som er stærke intermolekylære kræfter. Når vand fryser, danner vandmolekylerne en krystallinsk struktur, hvor hvert vandmolekyle er omgivet af fire andre vandmolekyler, holdt sammen af ​​brintbindinger.

Silica, på den anden side, er et kovalent netværk fast stof. Det betyder, at siliciumatomerne i silica er kovalent bundet til hinanden og danner en stærk, stiv struktur. Der er ingen svage intermolekylære kræfter mellem silicamolekyler, så silica danner ikke en krystallinsk struktur, når den afkøles. I stedet danner det et glas, som er et ikke-krystallinsk fast stof.

Forskellen i den måde, vand og silica fryser på, skyldes de forskellige typer af intermolekylære kræfter, der er til stede i hvert materiale. De stærke hydrogenbindinger mellem vandmolekyler tillader vand at danne en krystallinsk struktur, mens manglen på stærke intermolekylære kræfter mellem silicamolekyler forhindrer silica i at danne en krystallinsk struktur.