3.1 Roostertypen

De meeste vaste stoffen zijn opgebouwd als rooster, met één of een paar verschillende deeltjes. De krachten waarmee die deeltjes elkaar onderling aantrekken kan erg verschillen en is bepalend voor de eigenschappen van die stof.


Metaalrooster

Het merendeel van de metalen bezit sterke aantrekkingskrachten tussen de positieve metaal-ionen en de negatieve vrije elektronen in het metaalrooster (zie ook module 3).
De vrije elektronen kun je beschouwen als een soort lijm die de ionen op hun plaats houdt in het rooster.
Het eigenlijke rooster is dus de regelmatige rangschikking van de metaal-atoomrompen. In metaalroosters heersen dus sterke ladingskrachten.
Enkele eigenschappen van metalen zijn: metaalglans, geleidbaarheid voor elektriciteit, ze zijn vast (behalve kwik) en hebben vaak vrij hoge smeltpunten.


Ionrooster

In zouten heb je sterke aantrekkingskrachten tussen positieve en negatieve ionen. (zie module 3)
Deze inter-ionaire krachten bepalen de sterkte van het rooster en dus ook het smeltpunt. Doorslaggevend hierbij zijn de lading van de ionen en de afstand tussen de ionen (d.w.z. die wordt bepaald door de ionstralen). Een sterk rooster heeft kleine ionen met hoge lading.

Zo heeft bijvoorbeeld MgO een veel sterker ionrooster dan NaCl, omdat de magnesium en zuurstofionen kleiner zijn en sterker geladen dan de natrium en chloride-ionen.
In zo'n ionrooster zitten de positieve en negatieve ionen netjes gerangschikt. Daarbinnen heersen dus altijd sterke ladingskrachten.
Kenmerken: kristallijn, hoog smeltpunt, als vloeistof (dus in gesmolten toestand) geleidend. De kristallen echter geleiden niet!


Molecuulrooster

Bij het merendeel van de vaste stoffen en vloeistoffen worden de deeltjes bij elkaar gehouden door de volgende intermoleculaire aantrekkingskrachten: Bij de vaste stoffen zullen - onder invloed van deze krachten - de deeltjes meestal in een molecuulrooster zitten. Molecuulroosters worden sterker als de moleculen méér dipoolkarakter hebben (een groter dipoolmoment hebben) én als ze zwaarder zijn (grotere molecuulmassa, dus sterkere vdWkrachten).

Opdracht 36
Zoek in het BINAS tabellen boek een tabel met vaste stoffen. Kies daaruit voor elk roostertype 2 stoffen op en controleer hun smeltpunt. Klopt het met de theorie?

Over het algemeen zijn de aantrekkingskrachten in molecuulroosters minder sterk dan in metaalroosters of ionroosters. Dus zullen molecuulroosters ook lagere smeltpunten hebben. Zijn de aantrekkingskrachten echt zwak, dan heb je bij normale temperatuur helemaal geen rooster, maar is de stof vloeibaar of gasvormig.
Stoffen met molecuulroosters zullen meestal atoombindingen hebben binnen de deeltjes (de moleculen), dus meestal uit niet-metalen opgebouwd zijn.
Bij uitzondering komen er vaste stoffen voor zonder duidelijke roosterstructuur (amorf) én stoffen met een atoomrooster, zoals diamant.

Naast amorfe koolstof zijn er twee bekende roosterstructuren:
  • diamant met kubische kristallen en een dichtheid van 3,5
  • grafiet met hexagonale kristallen en een dichtheid van 2.2
Het is technisch mogelijk om grafiet onder zo'n hoge druk samen te persen dat de dichtheid verhoogd wordt tot die van diamant.
Je kunt zo kunstmatig diamant maken uit grafiet.

De molecuulroosters zijn geen geleiders; hoogstens halfgeleiders.





terug naar start