في الحقيقة فإنه من الممكن أن يتم تقسيم القوى الكهربائية، والتي تسمى الروابط الكيميائية إلى خمسة أنواع مختلفة، حيث تتضمن هذه الأنواع كلا من الروابط التالية: الأيونية والتساهمية والمعدنية وروابط فان دير فال والروابط الهيدروجينية، وقد تمتلك الروابط الكيميائية في معدن معين في الواقع خصائص أكثر من نوع واحد من الروابط.
الرابطة الأيونية
الرابطة الأيونية وقد تسمى أيضًا الرابطة الكهربية هي عبارة عن نوع من الروابط الكيميائية، ويتكون من خلال عملية التجاذب الكهروستاتيكي بين الأيونات المشحونة في مركب كيميائي ما، حيث تتشكل هذه الرابطة عندما تتم عملية نقل إلكترونات التكافؤ (الأبعد) لذرة واحدة بشكل دائم إلى ذرة أخرى، كما وتصبح الذرة التي تفقد الإلكترونات عبارة عن أيون موجب الشحنة (كاتيون) بينما تصبح الذرة التي تكتسبها عبارة عن أيون سالب الشحنة (أنيون).
ينتج عن الترابط الأيوني مركبات تعرف بالمركبات الأيونية أو الكهربية التساهمية، والتي يتم تمثيلها بشكل أفضل من خلال المركبات المتكونة بين اللافلزات والفلزات القلوية والقلوية الترابية، وفي المواد الصلبة البلورية الأيونية من هذا النوع تقوم قوى الجذب الكهروستاتيكية بين الشحنات المتقابلة والتنافر بين الشحنات المتشابهة بتوجيه الأيونات بطريقة تجعل كل أيون موجب محاطًا بالأيونات السالبة والعكس صحيح أيضا.
لذا في الحقيقة وباختصار مبسط تكون الأيونات في حالة من النظام والترتيب بحيث تتناوب الشحنات الموجبة والسالبة في ما بينها وتتوازن مع بعضها البعض لتكون الشحنة الكلية للمادة بالكامل تساوي صفر، علما أن حجم القوى الكهروستاتيكية في البلورات الأيونية كبير، لذا ووفقًا لذلك تميل هذه المواد إلى أن تكون مواد صلبة وغير متطايرة.
الرابطة الأيونية هي في الواقع تعتبر الحالة القصوى للرابطة التساهمية القطبية والأخيرة ناتجة عن تقاسم غير متكافئ للإلكترونات بدلاً من النقل الكامل للإلكترون، وتتشكل الروابط الأيونية عادةً عندما يكون الاختلاف في الكهروميكانيكية للذرتين كبيرًا بينما تتشكل الروابط التساهمية عندما تتشابه الكهروسلبية.
مركب كلوريد الصوديوم
يعرض مركب كلوريد الصوديوم الترابط الأيوني، إذ تحتوي ذرة الصوديوم على إلكترون واحد فقط في غلافها الخارجي (المدار الأخير) بينما يحتاج الكلور إلى إلكترون واحد فقط لملء غلافه الخارجي، لذا ما يحدث هو التالي: يتبرع عنصر الصوديوم بإلكترون واحد لعنصر الكلور مكونًا أيون الصوديوم الموجب التالي (+Na) وأيون الكلور السالب التالي (−Cl).
وهكذا تبعا لما سبق يصل كل أيون إلى غلاف خارجي مغلق ومستقر من الإلكترونات ويأخذ شكلًا كرويًا، بالإضافة إلى وجود قذائف مملوءة وشكل كروي فإن أيونات المادة الصلبة الأيونية لها تكافؤ عدد صحيح، والأيون ذو التكافؤ الإيجابي يسمى الكاتيون، وفي المادة الصلبة الأيونية تُحاط الكاتيونات بأيونات ذات تكافؤ سالب تسمى الأنيونات.
وبالمثل كل أنيون يكون محاط بالكاتيونات، ونظرًا لأن الشحنات المعاكسة تتجاذب والمتشابهة تتنافر حدث الارتباط المفضل عندما يكون لكل أيون أكبر عدد ممكن من الجيران بما يتوافق مع نصف قطر الأيونات، ستة كانت أو ثمانية من الجيران الأقرب، إذ يعتمد العدد على حجم الأيونات وليس على زوايا الرابطة.
بلورات الهاليد القلوية هي عبارة عن ثنائيات من النوع AH حيث أن A عبارة عن أيون قلوي (مثل الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والروبيديوم أو السيزيوم) و H عبارة عن أيون هاليد من (الفلور أو الكلور أو البروم أو اليود)، حيث تحتوي البلورات على رابطة أيونية ولكل أيون يكون هناك ستة أو ثمانية جيران.
تحتوي أيونات المعادن في سلسلة الأرض القلوية (المغنيسيوم [Mg] والكالسيوم [Ca] والباريوم [Ba] والسترونشيوم [Sr]) على إلكترونين في غلافها الخارجي وتشكل الكاتيونات ثنائية التكافؤ في البلورات الأيونية، كما وتحتاج الكالكوجينيدات (الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم) إلى إلكترونين لملء غلافها الخارجي، لذا فإنه يتم نقل إلكترونين من الكاتيونات إلى الأنيونات تاركين لكل منهما غلاف ممتلئ ومستقر.
تشكل الكالكوجينات الأرضية القلوية بلورات ثنائية أيونية مثل أكسيد الباريوم (BaO) وكبريتيد الكالسيوم (CaS) وسيلينيد الباريوم (BaSe) وأكسيد السترونتيوم (SrO)، حيث أن لديهم نفس بنية كلوريد الصوديوم ولكل ذرة منهم ستة جيران، ومن الممكن دمج الأكسجين مع الكاتيونات المختلفة لتكوين عدد كبير من المواد الصلبة المرتبطة أيونيًا.
تميل الذرات إلى أن تقوم باكتساب أو فقدان الإلكترونات بحيث تصبح مداراتها الخارجية مستقرة ويتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق ملء هذه المدارات بالعدد الأقصى المسموح به من إلكترونات التكافؤ، إذ يحتوي الصوديوم المعدني على سبيل المثال على إلكترون واحد تكافؤ في مداره الخارجي يتأين بفقدان هذا الإلكترون بسهولة ويكون الكاتيون +Na، وعلى العكس من ذلك يكتسب الكلور إلكترونًا لإكمال مداره الخارجي وبالتالي يكون الأنيون −Cl.
في معدن الهاليت وهو كلوريد الصوديوم (الشائع أو الملح الصخري) فإن الرابطة الكيميائية التي تربط أيونات الصوديوم الموجبة وأيونات الكلور السالبة معًا هي عامل الجذب بين الشحنتين المتعاكستين، حيث يشار إلى آلية الترابط هذه على أنها أيونية أو كهربية.
عادةً ما تُظهر البلورات المترابطة الأيوني صلابة معتدلة وثقل نوعي ونقاط انصهار عالية إلى حد ما وموصلية حرارية وكهربائية رديئة، حيث يتم توزيع الشحنة الكهروستاتيكية لأيون بالتساوي على سطحه، وبالتالي يميل الكاتيون إلى أن يصبح محاطًا بأكبر عدد من الأنيونات التي يمكن ترتيبها حوله، ونظرًا لأن الترابط الأيوني غير اتجاهي فإن البلورات المرتبطة بهذه الطريقة عادةً ما تظهر تناسقًا عاليًا.
