Avainero ionisten ja metallisten kiinteiden aineiden välillä on, että ioniset kiinteät aineet sisältävät olennaisesti kationeja ja anioneja, kun taas metalliset kiinteät aineet sisältävät metalliatomeja ja vapaita elektroneja.
Sekä ioniset kiinteät aineet että metalliset kiinteät aineet ovat kiinteässä tilassa. Mutta ne eroavat toisistaan koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan.
Mitä ovat ioniset kiinteät aineet?
Ioniset kiinteät aineet ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka sisältävät kationeja ja anioneja. Näitä ioneja pitävät yhdessä sähköstaattiset voimat. Nimeämme näitä voimia ionisidoksiksi. Ionit sitoutuvat toisiinsa siten, että kokonaisyhdiste on neutraali (ei negatiivista tai positiivista varausta). Tässä anionia ympäröivien kationien määrä ja päinvastoin voi vaihdella kiinteistä aineista riippuen kationin ja anionin varauksesta.
Kuva 01: Ionisten kiintoaineiden vahva kiteinen rakenne
Kiinteässä aineessa olevat ionit voivat olla yksinkertaisia ioneja, kuten natriumioneja ja kloridi-ioneja (natriumkloridin ionisessa yhdisteessä tai suolassa), tai monimutkaisia ioneja, kuten polyatomisia ioneja, eli ammoniumioneja. Nämä kiinteät aineet esiintyvät kolmiulotteisina verkkoina, ja yleensä niillä on kiderakenne.
Lisäksi vetyioneja sisältävät ioniset kiinteät aineet ovat happoja ja hydroksidi-ioneja sisältävät emäkset. Ionisia kiinteitä aineita, jotka eivät sisällä mitään näistä ioneista, kutsutaan suoloiksi. Suolayhdisteitä muodostuu happo-emäsreaktioista. Lisäksi ionisia kiinteitä aineita voi muodostua myös haihtumisesta (liuottimen poistaminen kiteyttää ionit kiinteäksi aineeksi), saostumisesta, kiinteän olomuodon reaktioista jne.
Ionisilla kiinteillä aineilla on yleensä erittäin korkeat sulamis- ja kiehumispisteet, koska niillä on vahva 3D-verkkorakenne, jota on erittäin vaikea hajottaa. Nämä kiinteät aineet ovat myös tyypillisesti kovia ja hauraita. Lisäksi nämä ioniset kiinteät aineet eristävät sähköä, mutta sulana tai liuenneena niistä tulee erittäin johtavia, koska ionit vapautuvat.
Mitä ovat metalliset kiinteät aineet?
Metalliset kiinteät aineet ovat kiinteitä yhdisteitä, jotka sisältävät ympärillään metalliatomeja ja elektroneja. Metallit ovat hyviä esimerkkejä metallisista kiinteistä aineista. Näiden kiinteiden aineiden metalliatomit pidetään yhdessä metallisten sidosten kautta. Metalliatomit esiintyvät kationeina, joilla on positiivinen sähkövaraus, ja nämä atomit ovat upotettuina elektronien mereen. Nämä elektronit tulevat metalliatomeista kationien muodostumisen aikana.
Kuva 02: Galliummetalli kiinteässä olomuodossa
Tämä tarkoittaa, että metalliatomit muodostavat kationeja vapauttamalla valenssielektroneja ja nämä elektronit esiintyvät metalli-ionin ympärillä siirretyssä tilassa, ja nämä elektronit pitävät metalliatomit yhdessä.
Mitä eroa on ionisilla ja metallisilla kiintoaineilla?
Sekä ioniset kiinteät aineet että metalliset kiinteät aineet ovat kiinteässä tilassa, mutta ne eroavat toisistaan koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan. Keskeinen ero ionisten ja metallisten kiinteiden aineiden välillä on, että ioniset kiinteät aineet sisältävät olennaisesti kationeja ja anioneja, kun taas metalliset kiinteät aineet sisältävät metalliatomeja ja vapaita elektroneja.
Lisäksi ionisilla kiinteillä aineilla on sähköstaattisia vetovoimaa kationien ja anionien välillä, kun taas metallisissa kiinteissä aineissa on metallisidoksia. Ominaisuuksia tarkasteltaessa ioniset kiinteät aineet ovat kovia ja hauraita, kun taas metalliset kiinteät aineet ovat kovia, sitkeitä ja muokattavia.
Alla olevassa infografiassa on yhteenveto ionisten ja metallisten kiinteiden aineiden eroista.
Yhteenveto – Ionic vs Metallic Solids
Sekä ioniset kiinteät aineet että metalliset kiinteät aineet ovat kiinteässä tilassa, mutta ne eroavat toisistaan koostumukseltaan, mikä johtaa myös niiden erilaisiin ominaisuuksiin. Keskeinen ero ionisten ja metallisten kiinteiden aineiden välillä on, että ioniset kiinteät aineet sisältävät olennaisesti kationeja ja anioneja, kun taas metalliset kiinteät aineet sisältävät metalliatomeja ja vapaita elektroneja. Lisäksi ionisilla kiinteillä aineilla on sähköstaattisia vetovoimia kationien ja anionien välillä, mutta metallisissa kiinteissä aineissa on metallisidoksia.
