Selbst wenn ionische Verbindungen stark sind (z. B. Rubine und Saphire), sind sie weder im geringsten formbar noch duktil, und wenn sie ausreichend belastet werden, sie werden zerbrechen, sich nicht verbiegen. Warum ist das so?
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- Ich ' bin mir nicht sicher, ob ich Saphir als charakterisieren würde ionische Verbindung. Aber die Frage ist gut und weist auf Materialwissenschaft und Metallurgie hin, also werde ich ' darüber nachdenken.
- Fair über Saphire / Rubine. Aber es waren die schwierigsten Dinge mit Metall und Nichtmetall, die ich kurzfristig finden konnte.
Antwort
Ionenkristalle sind aufgrund dichter Packungsgitter hart, beispielsweise sind die positiven und negativen Ionen stark aneinander gebunden.
Wenn also mechanischer Druck auf einen Ionenkristall ausgeübt wird, können Ionen mit ähnlichen Ladungen gezwungen sein, näher zu kommen einander.
Auf diese Weise kann die elektrostatische Abstoßung ausreichen, um die Gitterinfrastruktur vollständig zu spalten oder zu desorientieren. Dies vermittelt den spröden Charakter.
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- Dies ist keine gute Erklärung. Warum ist Diamant spröde? Es ist nicht ' ionisch.
- @matt_black quora.com/Why-is-the-diamond- hart und doch spröde
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Sie sind spröde, weil es für Versetzungen sehr schwierig ist durch das Kristallgitter bewegen. Versetzungen vermitteln die plastische Verformung in Kristallen. Die Tatsache, dass das Erzeugen und Bewegen einer Versetzung in einem Ionenkristall einen massiven Energieverlust verursacht, bedeutet, dass ein Ionenkristall einen Sprödbruch erleidet.
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Ionische Verbindungen sind nicht ungewöhnlich spröde
Ihre anfängliche Annahme, dass ionische Verbindungen häufig spröde sind, ist irreführend. Viele, wenn nicht die meisten Feststoffe sind spröde, ionisch oder nicht.
Die Gründe, warum Dinge spröde sind, haben mehr mit der Volumenstruktur des Materials und weniger mit der Chemikalie Zusammensetzung des Materials.
Tafelsalz ist eine ionische Verbindung und spröde. Diamant ist aber auch spröde, obwohl er ein molekularer Feststoff ist, bei dem alle Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen kovalent sind. Aber geschmiedetes Eisen ist stark und alles andere als spröde. Reines Kupfer ist weich und formbar und nicht spröde. Nylon und Kevlar sind das Gegenteil von spröde.
Die Festigkeit hängt mehr oder weniger nicht davon ab, ob sie spröde ist oder nicht, und ist, richtig definiert, ein Maß für die Fähigkeit, Verformungen zu widerstehen. Dies hat jedoch fast nichts mit Sprödigkeit zu tun. Glas ist sehr stark, aber wie Salz sehr spröde, weshalb es eine schlechte Idee ist, das Telefon auf harte Oberflächen fallen zu lassen.
Zähigkeit ist ein besserer Begriff für das Gegenteil von Sprödigkeit. Starke Verbindungen können sich verformen, ohne zu zerbrechen. Nylon ist schwach, aber zäh, Kevlar ist stark, aber zäh, geschmiedetes Eisen ist auch stark und zäh. Gusseisen ist jedoch stark, aber spröde, was darauf hindeutet, dass die gesamte Chemie nicht alles ist.
Was harte Verbindungen tatsächlich ausmacht, ist die Fähigkeit, äußere Spannungen in der Molekülstruktur des Materials abzumildern. In vielen Fällen Polymere können sich die Bindungen in den langen Polymerketten drehen und neu anordnen, um diese Spannung abzubauen. Bei einigen Metallen (geschmiedetes Eisen, aber nicht Gusseisen) enthält die Kristallstruktur des Metalls Defekte, die sich bewegen und neu anordnen können, um Spannungskonzentrationen abzubauen Glas und Speisesalz können das nicht und selbst kleine Oberflächenkratzer konzentrieren Stress und wachsen schnell, wodurch die Verbindung zersplittert. Ihnen fehlt ein molekularer Mechanismus, um die durch kleine Risse verursachten Spannungskonzentrationen zu verringern. Dies kann teilweise durch komplexere Behandlungen der Oberfläche der Verbindung überwunden werden. " Starkes " Glas (wie das Gorilla-Glas, das für Handybildschirme verwendet wird) verwendet einen Prozess, bei dem das Glas behandelt wird, um Spannungen in der Oberfläche zu erzeugen . Diese Spannung minimiert die Spannungskonzentrationen durch kleine Oberflächenkratzer und macht das resultierende Glas viel stärker (dies wird manchmal durch gezieltes Hinzufügen von Ionen zur Oberfläche des Glases erreicht).
Zähigkeit ist ein Produkt des Schüttguts nicht des Bindungstyps der Moleküle oder Atome, aus denen es besteht.
Zusammenfassend ist Sprödigkeit keine Eigenschaft, die eindeutig mit ionischen Verbindungen verbunden ist. Die meisten Kristalle sind spröde. Diejenigen Verbindungen, die nicht spröde sind, unterscheiden sich nicht durch die Art der Bindung , sondern durch komplexe Mechanismen, die die Spannungskonzentration in der Masseverbindung verringern können. So viele kovalente Kristalle sind spröde, nicht nur ionische. Einige Metalle sind spröde, viele jedoch nicht.