สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย (Covalent network solid) คือ สารประกอบโคเวเลนต์ที่มีการจัดเรียงอะตอมแบบโครงร่างตาข่าย อะตอมในสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่ายจะยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์แบบกระจาย (covalent bond) อะตอมทุกอะตอมในโครงร่างตาข่ายจะมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะโคเวเลนต์ ส่งผลให้สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่ายมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง การนำไฟฟ้าต่ำ มีความแข็งและเปราะ
ตัวอย่างสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย ได้แก่
- เพชร (diamond)
- แกรไฟต์ (graphite)
- ซิลิคอนคาร์ไบด์ (silicon carbide)
- ซิลิคอนไดออกไซด์ (silicon dioxide)
เพชรและแกรไฟต์เป็นสารประกอบของคาร์บอน เพชรมีโครงสร้างเป็นโครงร่างตาข่ายสี่เหลี่ยมจัตุรัส อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมจะเชื่อมกับอะตอมคาร์บอนอีก 4 อะตอม ส่งผลให้เพชรมีความแข็งสูง แกรไฟต์มีโครงสร้างเป็นโครงร่างหกเหลี่ยม อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมจะเชื่อมกับอะตอมคาร์บอนอีก 3 อะตอม ส่งผลให้แกรไฟต์มีความแข็งต่ำและนำไฟฟ้าได้
ซิลิคอนคาร์ไบด์และซิลิคอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบของซิลิกอนและออกซิเจน ซิลิคอนคาร์ไบด์มีโครงสร้างเป็นโครงร่างสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน อะตอมซิลิกอนและอะตอมออกซิเจนจะเชื่อมกันแบบสลับกัน ส่งผลให้ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งและทนทาน ซิลิคอนไดออกไซด์มีโครงสร้างเป็นโครงร่างสามเหลี่ยม อะตอมซิลิกอนและอะตอมออกซิเจนจะเชื่อมกันแบบสลับกัน ส่งผลให้ซิลิคอนไดออกไซด์มีความแข็งและทนทานต่อกรด
สมบัติของสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย
| สมบัติ | อธิบาย |
|—|—|—|
| จุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง | เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมสูง ทำให้อะตอมเคลื่อนที่ได้ยาก จึงต้องใช้พลังงานสูงในการแยกอะตอมออกจากกัน |
| การนำไฟฟ้าต่ำ | เกิดจากไม่มีอิเล็กตรอนอิสระที่สามารถเคลื่อนที่ได้ |
| ความแข็งและเปราะ | เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมสูง ทำให้อะตอมยึดเหนี่ยวกันแน่น จึงยากต่อการแตกหัก แต่หากเกิดการแตกหักจะแตกหักอย่างเฉียบพลัน |
สรุปได้ว่า สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่ายมีสมบัติที่แตกต่างจากสารโคเวเลนต์ทั่วไป เนื่องจากมีการจัดเรียงอะตอมแบบโครงร่างตาข่าย