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Définis comme toute substance présentant un motif répétitif, géométrique et ordonné, les cristaux peuvent sembler être de composition et de propriétés uniformes, quels que soient leurs composants. Bien que les cristaux métalliques et ioniques partagent certaines similitudes, il existe également des différences nettes entre eux.
Une liaison ionique
La liaison ionique se produit lorsque les éléments gagnent ou perdent des électrons de valence afin de devenir plus stables. Des éléments tels que le sodium perdent généralement un électron, ce qui donne un atome chargé positivement, tandis que des éléments tels que le chlore obtiennent généralement un électron qui permet à l’atome de se charger négativement. Ces atomes forment facilement un composé en raison de la forte attraction électrique.
Cristaux ioniques
Fotolia.com "> ••• fleur de sel, cristal de sel de mer blanc, image de fond blanche par Oliver Mohr de Fotolia.comLes cristaux ioniques se forment généralement entre les éléments des groupes 1 et 2 lorsqu'ils sont combinés avec des éléments des groupes 16 et 17 du tableau périodique. La liaison est établie entre les charges positives et négatives d'atomes individuels, les cristaux résultants étant constitués d'ions positifs et négatifs disposés en alternance. Cette disposition confère certaines propriétés aux cristaux ioniques. en général, ils ont tendance à avoir des points de fusion élevés et sont de bons isolants. Ils sont également durs et fragiles.
Collage métallique
La plupart des métaux ont très peu d'électrons de valence dans leurs couches les plus externes; les métaux possèdent également des orbitales électroniques vacantes juste au-dessous de leurs niveaux d'énergie les plus élevés, ce qui entraîne un chevauchement des couches de coque vacantes. De ce fait, les électrons des métaux ont tendance à se déplacer librement entre les niveaux d'énergie et n'appartiennent pas totalement à un seul atome; c'est ce que l'on appelle souvent une "mer d'électrons". La liaison métallique est l'attraction entre les atomes et les électrons dans cette "mer".
Cristaux Métalliques
Fotolia.com "> ••• Draht image par Ewe Degiampietro de Fotolia.comTandis que les cristaux ioniques alternent des charges positives avec des charges négatives, les cristaux métalliques contiennent des atomes de même charge entourés d'une mer d'électrons. Puisque ces électrons sont libres de se déplacer dans la structure cristalline, les métaux sont de bons conducteurs d’électricité et de chaleur. De plus, c’est cette liberté de mouvement des électrons qui permet aux métaux d’être à la fois malléables et ductiles: puisque la liaison est la même dans toutes les directions, les atomes peuvent glisser les uns sur les autres sans se rompre.
Autres propriétés
Outre les propriétés déjà énumérées, les cristaux ioniques se dissolvent généralement dans l'eau et d'autres liquides ioniques. Les cristaux métalliques sont insolubles dans l'eau. Les cristaux métalliques ont également tendance à être brillants et réfléchissants, tandis que les cristaux ioniques ont tendance à ressembler davantage à du sel.