sidosrakenne

Sidosrakenne kuvaa aineen atomien, ioni- tai molekyylien välisten sidosten sekä niiden geometrisen järjestäytymisen kokonaisuutta. Se määrittää, millaisia sidoksia aineessa on ja miten ne ovat järjestäytyneet, mikä vaikuttaa kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin kuten sulamispisteeseen, kovuuteen, lujuuteen sekä sähkön- ja lämmönjohtuvuuteen.

Päätyypit ovat kovalenttinen, ioninen ja metallinen sidos. Kovalenttisessa sidoksessa atomit jakavat elektronipareja ja muodostavat tiiviitä verkkoja; esimerkkejä ovat timantti ja piin kaltaiset kovalenttiset rakenteet. Ionisessa sidoksessa vastakkaisesti varautuneet ionit vetävät toisiaan puoleensa, mikä johtaa kiteisiin rakenteisiin, joilla on yleensä korkea sulamispiste ja korkea tiheys (esim. NaCl). Metallinen sidos syntyy delokalisoituneiden elektronien ympärille ja yhdistää atomeita metallihilassa, mikä aiheuttaa hyvän sähkönjohtavuuden ja muovautuvuuden (esim. rauta, kupari). Toissijaiset sidokset, kuten van der Waalsin voimat ja vetysidokset, vaikuttavat molekyylien välisiin vetovoimiin ja ovat tärkeitä esimerkiksi kerroksellisissa aineissa sekä biologisissa molekyyleissä.

Sidosrakenteesta puhuttaessa käytetään käsitteitä kuten kiderakenne, yksikkökide ja koordinaatio. Yksikkökide on pienin toistuva rakennusosa, joka määrittää koko rakenteen kolmiulotteisesti. Koordinaatio kertoo, kuinka monta naapuriatomia ympäröi kukin kidehiukkanen.

Ominaisuudet seuraavat sidosrakenteesta: kovalenttiset verkot ovat usein erittäin kovia ja niillä on korkea sulamispiste; ioniset kide ovat tiheitä ja kovia sekä voivat olla sähkönjohtavia käytännössä nestemäisessä tilassa tai liuoksissa; metalliset sidokset antavat hyvän sähkönjohtavuuden ja muovautuvuuden; van der Waalsiin ja vetysidoksiin perustuvat rakenteet ovat yleensä pehmeämpiä ja vähemmän jäykkiä. Sidosrakennetta tutkitaan kokeellisesti röntgendiffraktiolla, neutronidiffraktiolla sekä spektroskopian avulla, ja sitä mallinnetaan teoreettisesti.