Hvorfor er ioniske forbindelser hårde krystallinske faste stoffer?

Ioniske forbindelser er hårde krystallinske faste stoffer på grund af de stærke elektrostatiske kræfter mellem deres bestanddele. Disse kræfter skyldes tiltrækningen mellem positive og negative ladninger. Jo større ladningen på ionerne er, jo stærkere vil de elektrostatiske kræfter være. Gitterenergien, som er den energi, der kræves for at adskille alle ionerne i et krystalgitter, er et mål for styrken af ​​disse elektrostatiske kræfter.

Ioniske forbindelser har typisk høje gitterenergier, fordi de indeholder ioner med høje ladninger, såsom natrium- og chloridioner. De stærke elektrostatiske kræfter mellem disse ioner holder krystalgitteret tæt sammen, hvilket gør det svært at bryde fra hinanden. Det er derfor ioniske forbindelser er hårde faste stoffer.

Ud over at være hårde, er ioniske forbindelser også skøre. Det betyder, at de har en tendens til at gå i stykker, når de udsættes for stress. Det skyldes, at de elektrostatiske kræfter mellem ionerne er stærke, men de er ikke retningsbestemte. Det betyder, at de ikke yder nogen støtte mod forskydningskræfter. Når en ionforbindelse udsættes for stress, kan ionerne bevæge sig forbi hinanden, hvilket får krystallen til at bryde.

Hårdheden og skørheden af ​​ioniske forbindelser gør dem nyttige til en række forskellige anvendelser, såsom i keramik og glas. Keramik fremstilles ved at opvarme en ionforbindelse, indtil den smelter, og derefter lade den afkøle langsomt. Dette gør det muligt for ionerne at omarrangere sig selv til en regulær krystalstruktur. Det resulterende materiale er hårdt og skørt, men det er også modstandsdygtigt over for varme og slid. Glas fremstilles ved at opvarme en ionforbindelse, indtil den smelter, og derefter hurtigt afkøle den. Dette forhindrer ionerne i at omarrangere sig selv til en regulær krystalstruktur. Det resulterende materiale er hårdt og skørt, men det er også gennemsigtigt.