Cristaloquímica
Redes iónicas
Este tipo de enlace se basa en el intercambio de electrones libres entre átomos con carga eléctrica (iones). Los iones pueden ser negativos (aniones) o positivos (cationes). El resultado es una conexión química muy fuerte debido a la atracción eléctrica mutua entre las cargas opuestas del anión y el catión.
En un enlace de este tipo el catión ocupa la posición central de la red y a su alrededor se dispone una cierta cantidad (número de coordinación) de aniones. La cantidad de aniones depende del tamaño relativo de éstos y del catión central, lo que se llama radio iónico. En términos generales, un catión grande suele disponer de una mayor cantidad de aniones a su alrededor.
Este tipo de enlace es característico de una serie de minerales muy comunes:
- Sulfatos y sulfuros.
- Carbonatos.
- Halogenuros.
- Ciertos óxidos.
Redes covalentes
En el enlace convalente dos o más átomos se mantienen cohesionados debido a que comparten un número par de electrones (de dos en adelante). Es un tipo de edificio químico muy corriente entre elementos electronegativos.
Por sus peculiares características, se trata del enlace químico más fuerte que se conoce, aunque la consistencia de la red depende en gran medida de la orientación de los enlaces. El enlace covalente es propio de algunos compuestos muy comunes, como el agua, el amoniaco, la molécula de oxígeno o el metano, y también se encuentra en la mayor parte de los minerales duros, como el diamante.
Redes metálicas
Los cuerpos metálicos presentan un tipo de enlace de gran cohesión debido a que varios átomos comparten una nube de electrones que circulan de una órbita a otra sin pertenecer a un núcleo concreto. Esta propiedad, característica de elementos poco electronegativos, proporciona a los metales sus propiedades de dureza, tenacidad y gran conductividad electrotérmica.
Redes moleculares
En este caso, la red está formada por moléculas con carga neutra. La cohesión, muy débil, se basa en cargas eléctricas residuales de baja intensidad. Es característica de los compuestos orgánicos, aunque también existe en sustancias como el azufre.
Redes mixtas
En muchos casos una misma sustancia presenta una combinación de varios tipos de redes cristalinas, a menudo orientadas en planos o siguiendo un eje de simetría. En tales casos, la distribución de las redes y el predominio de una u otra determinará muchas propiedades de la sustancia, como la dureza o la conductividad eléctrica.
Un ejemplo típico de red mixta es el grafito, formado por átomos de carbono con enlace covalente muy fuerte distribuido en capas paralelas. Las conexiones entre las capas, sin embargo, son muy débiles, lo que permite separar láminas muy finas de este mineral con mucha facilidad.
Ejemplo de enlace mixto en el grafito. Los enlaces de Van de Waals, similares a los de los gases, mantienen unidas, a duras penas, las láminas de carbono.
Estabilidad química de las redes
Las propiedades químicas de las redes cristalinas dependen de muchos factores, como la presión, la temperatura o el grado de impurezas y defectos presentes en la estructura geométrica. El estudio cristalográfico y cristaloquímico a menudo describe tan sólo las condiciones ideales de un cristal, ya que en la práctica resulta muy raro encontrar una estructura cristalina perfecta. En general, se considera que el equilibrio de una red cristalina se alcanza tan sólo al llegar al cero absoluto. A medida que aumenta la temperatura, la estabilidad química tiende a degradarse.
Los minerales y su conductividad eléctrica
La mayor parte de los minerales son malos conductores de la electricidad. Sólo los metales, debido a la facilidad que tienen sus átomos para intercambiar electrones, conducen fácilmente la corriente eléctrica. Otros minerales, como el diamante o el azufre, actúan como aislantes debido a la baja conductividad de sus enlaces químicos. En general, los enlaces covalentes y moleculares son malos conductores, mientras que el enlace iónico presenta alguna conductividad. Sin embargo, se ha comprobado que algunas sustancias tradicionalmente consideradas no conductoras invierten esta propiedad a temperaturas muy bajas. Se habla entonces de superconductores, compuestos que presentan una resistencia prácticamente nula a la corriente. Las aplicaciones industriales de este tipo de productos son innumerables, y su único inconveniente, en la actualidad, es precisamente el de las bajísimas temperaturas que necesitan para funcionar.