El estado sólido: tipos y clases de enlaces.

El estado sólido es aquel de una materia en la que los iones o las moléculas están fuertemente unidos entre sí. A escala macroscópica, toda materia en estado sólido tiene su propia forma y su propio volumen. En ausencia de cualquier fuerza exterior, este volumen y esta forma permanecen constantes y determinados, como los metales. Algunos sólidos pueden tener uno o varios tipos de enlaces y también resultar de varias clases de enlaces.

Tipos de enlaces

Gracias a los enlaces entre los átomos, las moléculas o los iones que lo componen, un objeto sólido permanece firme. Un enlace químico se forma cuando dos átomos interactúan. Este tipo de enlace es iónico o covalente.

El sólido, enteramente covalente, se caracteriza por su dureza. Por ejemplo, los átomos de carbono están unidos a los de un diamante mediante enlaces covalentes. Por consiguiente, se deforman difícilmente.

El enlace iónico existe entre los iones de cargas opuestas: gracias al enlace entre los iones negativos de cloruro y los positivos de sodio, el enlace iónico mantiene la cohesión de un grano de sal. Este enlace se caracteriza por su resistencia, la alúmina es un ejemplo. Como los iones del mismo signo se repelen, un sólido iónico se rompe si una deformación o un choque acerca los iones que tienen un signo igual.

Con excepción del Mercurio, una materia se vuelve sólida a una temperatura normal gracias a los enlaces metálicos. Se forman entre cualquier átomo metálico y en cualquier posición relativa de los átomos. Así, los sólidos metálicos son más maleables. Ya sean cuerpos simples o aleaciones, este tipo de enlace actúa entre los átomos que constituyen los metales. Comparados con los enlaces covalentes e iónicos, los enlaces metálicos son más débiles.

Otros enlaces menos débiles hacen que las materias sean sólidas a temperaturas menos elevadas, especialmente el hielo. Se trata de un enlace de hidrógeno. Implica átomos de hidrógeno y se define como un enlace químico intermolecular. El enlace de Van der Waals vuelve la materia sólida solo a una temperatura muy baja, por ejemplo el dioxígeno. Tal enlace se considera aún más débil.

Clases de enlaces

Algunos sólidos se obtienen gracias a diferentes clases de enlaces. La pirita resulta de los enlaces parcialmente metálicos y parcialmente covalentes entre el azufre y el hierro.

En varios vidrios y rocas, como en los fosfatos, los silicatos o los sulfatos, existe una parte de enlace covalente y otra iónica. Resultan de los enlaces iónicos entre aniones y cationes de calcio, magnesio, potasio y sodio.

La estructura del papel proviene de la existencia de enlaces de hidrógeno entre las fibras y de enlaces covalentes en las fibras de celulosa. Debido a un enlace de hidrógeno, formándose más bien con el agua que con las fibras vecinas, las fibras pueden separarse en el agua.

El polietileno y el politetrafluoroetileno, que son polímeros, tienen enlaces de Van der Waals entre las cadenas. Por el contrario, tienen enlaces covalentes entre los átomos de carbono en sus cadenas. Durante el moldeo en caliente, las cadenas se deslizan fácilmente entre ellas en el molde, siendo el polietileno un material termoplástico.

Sin embargo, el sólido no debe ser considerado como un estado amorfo de la materia. Efectivamente, los átomos están sometidos a una serie de oscilaciones alrededor de su posición de equilibrio. Estas vibraciones aumentan a causa de la temperatura y acaban por romper los enlaces durante la fusión, la pirólisis o la sublimación del sólido.