Netwerkstoffen

Algemene en kenmerkende eigenschappen

 
Voorbeelden van netwerkstoffen (een zeer kleine groep vergeleken met de andere soorten stoffen) zijn: diamant en grafiet (beide zuiver koolstof), siliciumcarbide (SiC), silicium (Si) en kwarts (siliciumdioxide, SiO2).
 

Atoomrooster

Netwerkstoffen kristalliseren in een atoomrooster: een regelmatige stapeling van atomen die onderling uitsluitend met atoombindingen of polaire atoombindingen met elkaar zijn verbonden (zie ook 'Atoombinding' en 'Polaire atoombinding' in de paragraaf 'Bindingstypen'). In een atoomrooster zijn geen aparte groepjes atomen (moleculen) te onderscheiden. Er is sprake van grote covalente netwerkmoleculen. Er bestaan verschillende soorten atoomroosters.

Grafiet (a) en diamant (b)
Bron: McMurry & Fay, Chemistry
Voor verdieping zie Giant covalent structures.
 

Atoombinding, atoomrooster en stofeigenschappen

Atoombindingen zijn sterk en een atoomrooster is een sterk rooster. De atomen kunnen zich door de sterke bindingen met de naburige atomen heel weinig verplaatsen.
 
Deze starheid van het rooster uit zich in de grote hardheid van netwerkstoffen. Door de sterke atoombinding hebben netwerkstoffen ook extreem hoge smelt- en kookpunten.
 
 
Diamant
Het diamantrooster is het meest regelmatige soort: elk koolstofatoom is met vier atoombindingen aan vier andere koolstofatomen gebonden. De afstanden tot de vier naburige atomen zijn alle gelijk. Behalve bij diamant komt dit sterkste en starste type rooster ook voor bij enkele andere stoffen, zoals siliciumcarbide (SiC).
 
 

diamant

bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Covalent_netwerk
 
 
Grafiet
Het grafietrooster is een apart soort rooster: de koolstofatomen zijn in vlakke lagen geordend. In een laag is elk koolstofatoom met atoombindingen aan drie andere koolstofatomen gebonden. Zo ontstaat een vlakke honingraatstructuur. Het vierde valentie-elektron van elk koolstofatoom heeft geen vaste plaats en kan zich min of meer vrij in een laag bewegen. Zo ontstaat het elektrisch geleidingsvermogen van grafiet.
 
Tussen de lagen onderling heerst een zwakke binding. Ten gevolge van de zwakke binding tussen de lagen in grafiet, kunnen de lagen gemakkelijk langs elkaar afschuiven. Daardoor is de stof zacht en geschikt als smeermiddel.

grafiet

bron: http://www.phys.tue.nl/TULO/info/Symmetrie/grafiet.htm