Samantekt
10.1 Millisameindakraftar
Hægt er að skýra eðliseiginleika þéttra efna (vökva og fastra efna) með kvikfræði sameinda. Í vökva halda aðdráttarkraftar milli sameinda sameindunum í snertingu hver við aðra, þótt þær hafi enn nægilega hreyfiorku til að hreyfast fram hjá hver annarri.
Aðdráttarkraftar milli sameinda, sem kallast einu nafni van der Waals-kraftar, ráða hegðun vökva og fastra efna og eru rafstöðulegir að eðlisfari. Tvískauts-tvískautskraftar stafa af rafstöðuaðdráttarafli milli hluthlaðins neikvæðs enda einnar skautaðrar sameindar og hluthlaðins jákvæðs enda annarrar. Tímabundið tvískaut, sem myndast vegna hreyfingar rafeinda í atómi, getur spanað tvískaut í nálægu atómi og valdið London-dreifikrafti. London-kraftar aukast með stærð sameinda. Vetnistengi eru sérstök tegund tvískauts-tvískautskrafta sem myndast þegar vetni tengist einu af þremur rafneikvæðustu frumefnunum: F, O eða N.
10.2 Eiginleikar vökva
Millisameindakraftar í vökva eru breytilegir eftir efnakenni sameindanna og valda samsvarandi breytileika í ýmsum eðliseiginleikum. Samloðunarkraftar milli sams konar sameinda ráða seigju vökva (mótstöðu gegn flæði) og yfirborðsspennu (teygjanleika vökvayfirborðs). Viðloðunarkraftar milli sameinda vökva og annarra sameinda í yfirborði sem snertir vökvann valda fyrirbærum á borð við bleytingu yfirborðs og hárpípukraft.
10.3 Fasaskipti
Fasaskipti eru ferli sem breyta efni úr einu ástandi í annað. Til eru sex fasaskipti milli þriggja fasa efnis. Bráðnun, uppgufun og þurrgufun eru öll innvermin ferli sem krefjast varma til að yfirvinna aðdráttarkrafta milli sameinda. Andhverfu ferlin, það er storknun, þétting og bein breyting úr gasi í fast efni, eru öll útvermin ferli þar sem varmi losnar þegar aðdráttarkraftar milli sameinda myndast eða styrkjast. Hitastigið þar sem fasaskipti eiga sér stað ræðst af hlutfallslegum styrk aðdráttarkrafta milli sameinda og er því háð efnakenni efnisins.
10.4 Fasarit
Hitastigs- og þrýstingsskilyrði þar sem efni er til í föstu formi, vökvaformi og gasformi eru tekin saman í fasariti fyrir viðkomandi efni. Fasarit eru samsett línurit af jafnvægisferlum þrýstings og hitastigs sem sýna sambandið milli hitastigs og þrýstings við fasaskipti. Skurðpunktur þriggja ferla í fasariti táknar þrípunkt efnisins, það hitastig og þann þrýsting þar sem þrír mismunandi fasar eru í jafnvægi. Við þrýsting undir þrípunkti fasts efnis, vökva og gass getur efni ekki verið til í vökvaformi, óháð hitastigi þess. Endapunktur vökva-gasferilsins táknar krítískan punkt efnisins, þann þrýsting og það hitastig sem vökvafasi getur ekki verið til ofan við.
10.5 Fast ástand efnis
Sum efni mynda kristölluð föst efni þar sem agnirnar raðast í mjög skipulagða byggingu. Önnur mynda myndlaus (ókristölluð) föst efni þar sem innri byggingin er óregluleg. Helstu gerðir kristallaðra fastra efna eru jónakristallar, málmkristallar, samgildir netkristallar og sameindakristallar. Eiginleikar mismunandi gerða kristallaðra fastra efna ráðast af því hvaða agnir mynda þau, hvernig agnirnar raðast og hversu sterk aðdráttaröflin milli þeirra eru. Þar sem agnirnar verða fyrir nákvæmlega sömu aðdráttaröflum hafa kristölluð föst efni ákveðin bræðslumörk. Agnir í myndlausum föstum efnum verða hins vegar fyrir margvíslegum víxlverkunum, þannig að efnin mýkjast smám saman og bráðna á ákveðnu hitastigsbili. Sum kristölluð föst efni hafa galla í reglubundnu mynstri agnanna. Þessir gallar, þar á meðal eyður, atóm eða jónir sem eru ekki á sínum rétta stað, og óhreinindi, breyta eðliseiginleikum á borð við rafleiðni. Þetta er nýtt í kísilkristöllum sem notaðir eru til að framleiða örflögur.
10.6 Grindarbyggingar í kristölluðum föstum efnum
Hægt er að lýsa byggingu kristallaðra málma og einfaldra jónasambanda út frá pökkun kúla. Málmatóm geta raðast í sexhyrndar þéttpakkaðar byggingar, teningslaga þéttpakkaðar byggingar, rúmmiðjaðar byggingar og einfaldar teningsbyggingar. Anjónir í einföldum jónabyggingum taka oftast á sig eina af þessum byggingum og katjónirnar fylla rýmin sem verða eftir á milli anjónanna. Litlar katjónir fylla venjulega fjórflötungsholur í þéttpakkaðri grind anjóna. Stærri katjónir fylla venjulega áttflötungsholur. Enn stærri katjónir geta fyllt teningsholur í einfaldri teningsgrind anjóna. Hægt er að lýsa byggingu fasts efnis með því að tilgreina stærð og lögun einingarsellu ásamt innihaldi hennar. Gerð byggingar og mál einingarsellunnar er hægt að ákvarða með röntgengeislabeygjumælingum.