Vaste stof
Vaste stof is een van de drie algemene toestanden van de materie. De moleculen in vaste stoffen zijn nauw met elkaar verbonden, ze kunnen alleen vibreren. Dit betekent dat vaste stoffen een vaste vorm hebben die alleen verandert als er een kracht op wordt uitgeoefend. Dit is anders dan vloeistoffen en gassen die willekeurig bewegen, een proces dat stroming wordt genoemd.
Wanneer een vaste stof een vloeistof wordt, wordt dit smelten genoemd. Vloeistoffen worden vast door bevriezing. Sommige vaste stoffen, zoals droog ijs, kunnen in gas veranderen zonder eerst vloeibaar te worden. Dit wordt sublimatie genoemd.
Een diagram van hoe moleculen in een vaste stof gerangschikt zijn.
Soorten vaste stoffen
De krachten tussen de atomen in een vaste stof kunnen vele vormen aannemen. Zo bestaat een kristal van natriumchloride (keukenzout) uit ionisch natrium en chloor, die door ionische bindingen bij elkaar worden gehouden. In diamant of silicium delen de atomen elektronen en maken ze covalente bindingen. In metalen worden elektronen gedeeld in metallische bindingen. Sommige vaste stoffen, zoals de meeste organische verbindingen, worden bijeengehouden door "van der Waals krachten" die ontstaan door de polarisatie van de elektronische ladingswolk op elk molecuul. De verschillen tussen de soorten vaste stoffen komen voort uit de verschillen tussen hun bindingen.
Metalen
De meeste metalen zijn sterk, dicht, en goede geleiders van elektriciteit en warmte. De massa van de elementen in het periodiek systeem, die links van een diagonale lijn van boor tot polonium, zijn metalen. Mengsels van twee of meer elementen waarin de grote component een metaal is, worden legeringen genoemd.
Sinds de prehistorie hebben de mensen metalen voor vele doeleinden gebruikt. De sterkte en betrouwbaarheid van metalen heeft ertoe geleid dat zij op grote schaal worden gebruikt bij het maken van gebouwen en andere dingen, alsook in de meeste voertuigen, vele gereedschappen, pijpen, verkeersborden en spoorrails. IJzer en aluminium zijn de twee meest gebruikte metalen. Het zijn ook de meest voorkomende metalen in de aardkorst. IJzer wordt het meest gebruikt in de vorm van een legering, staal, dat tot 2,1% koolstof bevat, waardoor het veel harder is dan zuiver ijzer.
Aangezien metalen goede geleiders van elektriciteit zijn, zijn zij waardevol in elektrische gereedschappen en om een elektrische stroom over lange afstanden te transporteren met weinig energieverlies. Daarom zijn elektriciteitsnetten voor hun stroomvoorziening afhankelijk van metalen kabels. Elektrische systemen voor thuisgebruik worden bijvoorbeeld bekabeld met koper vanwege de goede geleiding. De hoge thermische geleidbaarheid van de meeste metalen maakt ze ook nuttig voor kookgerei.
Mineralen
Mineralen zijn natuurlijke vaste stoffen die door vele geologische processen onder hoge druk zijn gevormd. Om als een echt mineraal te worden beschouwd, moet een stof een kristalstructuur hebben met overal uniforme fysische dingen. Mineralen verschillen in samenstelling van zuivere elementen en eenvoudige zouten tot zeer complexe silicaten met duizenden bekende vormen. Een gesteentemonster daarentegen is een willekeurig samenraapsel van mineralen en/of mineraloïden, en heeft geen specifieke chemische samenstelling. De meeste gesteenten van de aardkorst bevatten kwarts (kristallijn SiO2), veldspaat, mica, chloriet, kaolien, calciet, epidoot, olivijn, augiet, hoornblende, magnetiet, hematiet, limoniet en nog enkele andere mineralen. Sommige mineralen, zoals kwarts, mica of veldspaat, komen algemeen voor, terwijl andere slechts op enkele plaatsen ter wereld zijn gevonden. Verreweg de grootste groep mineralen zijn de silicaten (de meeste gesteenten bestaan voor ≥95% uit silicaten), die grotendeels uit silicium en zuurstof bestaan, met daarnaast ionen van aluminium, magnesium, ijzer, calcium en andere metalen.
De top van het New Yorkse Chrysler Building, 's werelds hoogste met staal ondersteunde bakstenen gebouw.
Een verzameling van verschillende mineralen.
