11.19 : Sólidos de Red Covalente

Los sólidos de red covalente contienen una red tridimensional de átomos covalentemente unidos como se encuentran en las estructuras cristalinas de los no metales como el diamante, el grafito, el silicio y algunos compuestos covalentes, como el dióxido de silicio (arena) y el carburo de silicio (carborundo, el abrasivo en papel de lija). Muchos minerales tienen redes de enlaces covalentes.

Para romper o fundir un sólido de red covalente, los enlaces covalentes deben romperse. Debido a que los enlaces covalentes son relativamente fuertes, los sólidos de red covalente se caracterizan típicamente por la dureza, la fuerza y los puntos de fusión altos. Por ejemplo, el diamante es una de las sustancias más duras conocidas y se derrite por encima de 3500 °C.

Diamante vs. Grafito

El carbono es un elemento esencial; el diamante y el grafito son los dos alotrópicos de carbono más comunes. Los alotrópicos son diferentes formas estructurales del mismo elemento. El diamante es una de las sustancias más duras conocidas, mientras que el grafito es lo suficientemente suave como para ser utilizado como mina de lápiz. Estas propiedades muy diferentes provienen de las diferentes disposiciones de los átomos de carbono en los diferentes alotrópicos.

El diamante es extremadamente duro debido a los fuertes enlaces entre los átomos de carbono en todas las direcciones. El grafito se compone de láminas planas de cristales covalentes que se mantienen unidas en capas por fuerzas no covalentes. A diferencia de los sólidos covalentes típicos, el grafito es muy suave y eléctricamente conductivo. El grafito (en mina de lápiz) roza con el papel debido a las débiles atracciones entre las capas de carbono.

Grafeno: El material del futuro

Una forma de carbono recientemente descubierta es el grafeno. El grafeno fue aislado por primera vez en 2004 usando cinta para desprender capas cada vez más delgadas del grafito. Es esencialmente una sola hoja (un átomo de espesor) de grafito. El grafeno no sólo es fuerte y ligero, sino que también es un excelente conductor de la electricidad y el calor. Estas propiedades pueden resultar muy útiles en una amplia gama de aplicaciones, tales como chips y circuitos de computadoras mejorados, mejores baterías y células solares, y materiales estructurales más fuertes y ligeros. El Premio Nobel de Física 2010 fue otorgado a Andre Geim y Konstantin Novoselov por su trabajo pionero con el grafeno.

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección: 10.5 El estado sólido de la materia.