Os sólidos têm forma e volume definidos, possuem baixa compressibilidade, são densos e apresentam baixa difusão em líquidos. Isto deve-se ao facto dos sólidos serem formados por átomos, iões ou moléculas que estão em posições bem definidas.
Tendo em conta a distribuição espacial dos átomos, moléculas ou iões, os sólidos podem ser classificados em sólidos amorfos ou sólidos cristalinos.
Os sólidos cristalinos são caracterizados por possuírem uma estrutura ordenada. Isto acontece porque os átomos encontram-se em arranjos regulares e dispostos em posições fixas no espaço.
Nestes sólidos, os átomos, as moléculas ou os iões que os constituem estão arranjados de uma forma periódica em três dimensões. As posições ocupadas seguem uma ordem que se repete para grandes distâncias atómicas. A esta estrutura, formada por unidades repetidas, dá-se o nome de rede cristalina.
As observações da regularidade e da perfeição geométrica de cristais macroscópicos forneceram, já no século XVIII, os primeiros indícios de que os cristais são formados por uma coleção de partículas organizadas de forma periódica.
A confirmação experimental direta deste facto veio no início do século XX, através de experiências de difração de raios-X e do desenvolvimento de uma teoria elementar de difração de ondas por um sistema periódico.
Estas descobertas valeram o prémio Nobel a W. H. Bragg e a W. L. Bragg em 1915 e a M. T. F. van Laue no ano anterior.
Distinguem-se quatro tipos de sólidos cristalinos, são eles:
– Metais e ligas metálicas
– Cristais iónicos
– Cristais Covalentes
– Cristais moleculares
Os metais e as ligas metálicas caracterizam-se principalmente por apresentarem elevada condutividade tanto de eletricidade como de calor. Estas características são explicadas pela liberdade relativa de movimentos dos eletrões que ficam livres na rede quando se configuram as ligações entre os átomos do metal.
Os cristais iónicos são agregados de iões, ou seja, átomos ou moléculas que, durante transformações químicas, perderam ou ganharam eletrões, ficando eletricamente carregados. Os iões positivos e negativos distribuem-se de forma intercalada e, portanto, as ligações resultantes fundamentam-se nas forças compensadas de atração eletrostática existente entre eles.
A rede dos cristais iónicos constitui um sal cuja condutividade elétrica e de calor normalmente aumentam de forma proporcional à temperatura.
Os cristais covalentes, como o diamante, o silício e germânio apresentam uma dureza elevada e, geralmente, são brilhantes. Ao contrário dos cristais iónicos ou salinos, comportam-se como isolantes elétricos devido à ausência parcial ou total de cargas elétricas na sua estrutura.
Os cristais moleculares são substâncias que procedem de fases gasosas com bastante estabilidade. Como exemplos destes cristais podem-se referir o hélio seco e o dióxido de carbono solidificado, as formas sólidas dos gases nobres e vários compostos orgânicos constituídos basicamente por átomos de carbono e de hidrogénio.
É de notar que alguns cristais moleculares e covalentes bem como algumas ligas metálicas e sais iónicos são substâncias isolantes, não condutoras de corrente elétrica a temperaturas baixas. Quando se aumenta a temperatura acima de um determinado valor, a sua condutividade aumenta sensivelmente.
Estes materiais que constituem intrinsecamente interruptores elétricos em função da temperatura à qual são submetidos são denominados por semicondutores.
Bibliografia:
Ashcroft, Neil W. e Mermin, N. David, «Física do Estado Sólido», Cengage Learning, 2011.
Benvenutti, Edilson Valmir, «Química Inorgânica – Átomos, Moléculas, Líquidos e Sólidos», UFRGS, 2003.
