Par Robert Alley, mis à jour le 30 août 2022
Les solides cristallins disposent les atomes ou les molécules dans un réseau répétitif. Deux catégories principales :les cristaux covalents (en réseau) et les cristaux moléculaires – présentent des comportements physiques très différents, tous issus d'une seule distinction structurelle.
Les cristaux covalents sont maintenus ensemble par des liaisons covalentes, ce qui signifie que chaque atome du réseau partage des électrons avec ses voisins. Dans un solide en réseau, un atome se lie généralement à quatre autres, créant ainsi un cadre tridimensionnel continu qui se comporte comme une molécule gigantesque. Ce solide réseau covalent se traduit par une dureté exceptionnelle, des points de fusion élevés et une isolation électrique.
Les cristaux moléculaires, en revanche, sont constitués d’atomes ou de molécules discrets occupant des sites du réseau. Les forces qui maintiennent ces réseaux ensemble sont faibles – liaisons de Van der Waals, dipôle-dipôle ou hydrogène – plutôt que covalentes. Par conséquent, les cristaux sont faiblement liés, peuvent être séparés facilement et ont généralement des points de fusion plus bas.
Les cristaux covalents typiques comprennent le diamant, le quartz et le carbure de silicium, qui présentent tous des structures densément emballées et étroitement liées. Les cristaux moléculaires sont représentés par des substances telles que l'eau (H₂O) et le dioxyde de carbone (CO₂), où chaque molécule conserve son identité et peut être perturbée avec relativement peu d'énergie.
Le réseau covalent robuste des cristaux covalents nécessite une énergie énorme pour se briser, ce qui donne des points de fusion dépassant souvent 2 000 °C. En revanche, les faibles forces intermoléculaires des cristaux moléculaires entraînent des points de fusion bien plus bas :la glace fond à 0°C, le CO₂ se sublime à -78°C et de nombreux cristaux organiques fondent en dessous de 100°C.
