Fazą, w której występuje wiązanie typowo kowalencyjne, jest diament. Komórka elementarna sieci regularnej diamentu ( Rys. 1 ), o liczbie koordynacyjnej LK = 4, zawiera 8 atomów. Koordynacja tetraedryczna wynika z utworzenia wiązania hybrydyzowanego typu \( sp_{3} \). W komórce elementarnej występują 4 tetraedry łączące się ze sobą wierzchołkami. Stopień wypełnienia przestrzeni jest mały i sięga zaledwie \( 34\% \). Diament mimo „luźnej” struktury, ma największą twardość ze wszystkich znanych substancji. Tak duża „sztywność” jego struktury wynika z dużej siły czystego wiązania kowalencyjnego i ścisłego zorientowania w przestrzeni wiążących par elektronowych.
Sieć diamentu można również traktować jako składającą się z dwóch sieci , przenikających się nawzajem w taki sposób, że jedna z nich jest przesunięta względem drugiej wzdłuż przekątnej komórki elementarnej o jedną czwartą długości tej przekątnej.
Do pierwiastków mających strukturę diamentu należą: krzem, german i cyna szara. W tych pierwiastkach ze wzrostem liczby atomowej zmienia się charakter wiązania kowalencyjnego – stopniowo nabierającego coraz większej liczby cech wiązania metalicznego. Dlatego pierwiastki te nie dorównują pod względem twardości diamentowi. Są natomiast półprzewodnikami, w przeciwieństwie do diamentu będącego typowym izolatorem.
Tetraedryczny typ koordynacji, charakteryzujący struktury kowalencyjne, występuje także w związkach chemicznych o wiązaniu mieszanym kowalencyjno-jonowym, na przykład w krzemionce \( \ce{(SiO_{2})} \). Krystaliczna krzemionka ma kilka odmian polimorficznych (o tym samym składzie chemicznym i różnej budowie wewnętrznej). Odmianą o najprostszej budowie jest krystobalit-β ( Rys. 2 ).
Atomy krzemu tworzą sieć diamentu, natomiast atomy tlenu zajmują pozycje w połowie odległości między najbliższymi sobie atomami krzemu. Każdy atom krzemu jest więc otoczony czteroma atomami tlenu (LK = 4). Z kolei każdy atom tlenu jest wspólny dla dwóch atomów krzemu, ma więc liczbę koordynacyjną LK = 2. Kąt między wiązaniami \( \ce{Si-O-Si} \) wynosi \( 180^{\circ} C \) (trzy atomy wzdłuż prostej).
Moduł opracowano na podstawie [1], [2].
Bibliografia
1. J. Sieniawski, A. Cyunczyk: Struktura ciał stałych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 20082. A. Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977