Atomik Bağlar

Atomik bağlar metalurji ve malzeme mühendisliği alanında da temel ilkelerdendir. Burada mantık elementlerin kendilerini kararlı hal denilen yani tüm orbitallerinin dolu olacak şekilde bir yapı oluşturmasıdır.(kendini soygaza benzetme) Bu durum elektron alma, elektron verme veya elektron paylaşımıyla yapılabilir. Bu durumlar aslında iletkenlik veya süneklik gibi kavramların anlaşılabilmesi için de bir bakış açısı yaratır.

Bu bağlardan dört tanesi çok önemlidir.

1. Metalik Bağlar
2. Kovalent Bağlar
3. İyonik Bağlar
4. Van der Waals Bağları

İlk üç bağ güçlü etkileşimler olarak adlandırılırken, Van der Waals etkileşimi zayıf bir bağ türüdür.

Metalik Bağlar

Metalik bağlarda, metal atomları değerlik elektronlarından vazgeçerek birer elektron denizi oluştururlar. Burada geride kalan metal atomu elektronlarını kaybetmiştir ve pozitif yüklü olma eğilimi artmıştır. Buna göre bu elektron denizi içindeki negatif yükler ve atom içindeki pozitif yüklerin birbirlerini çekmesi ile metalik bağlar meydana gelir.

Bu bağlarda görülen en önemli özellik ise iletkenliktir. Burada oluşan elektron denizindeki elektronlar sabit bir konumda bulunmadığından, saf metallerin çoğu düşük sıcaklıklarda iletkenlik göstermektedir. Elektrik yükü metalik malzemeye uygulandığı zaman, elektron denizindeki atomlar hareketli olmalarından dolayı adeta bir devre gibi birbirlerini tamamlarlar.

Kovalent Bağlar

Kovalent bağlar  iki veya daha fazla atomun değerlik elektronlarının paylaşılmasıyla oluşan bağlardır.

Dört değerlikli bir silikon atomu, dış enerji kabuğunda sekiz elektronu, değerlik elektronlarını, dört çevre silikon atomuyla paylaşarak elde eder. Her paylaşım  bir kovalent bağı ifade etmektedir. Böylece, her silikon atomu dört atoma toplam dört kovalent bağ ile bağlanmış demektir. Burada kovalent bağların oluşması için silikon atomlarının, bağların birbirleriyle sabit bir yönsel ilişkiye sahip olması gerekmektedir.

Kovalent bağlar çok güçlü bağlardır. Elmas (C), silisyum karbür (SiC), silisyum nitrür (Si3N4) ve bor nitrür (BN) hepsi kovalent bağlara sahiptir. Bu bağlar  çok yüksek erime noktaları gösterir, bu da yüksek sıcaklık uygulamaları için faydalı olabilecekleri anlamı taşır. Öte yandan, işleme için gerekli olan yüksek sıcaklık bir sorun teşkil etmektedir. Bu şekilde bağlanan malzemelerin sünekliği sınırlıdır, çünkü bağlar yönlü olma eğilimindedir. Değerlik elektronlar atomlar arasındaki bağlara kilitlendiğinden ve iletkenlik için kolayca bulunmadığından, birçok kovalent bağlı malzemenin (yani silikon, elmas ve birçok seramik) elektrik iletkenliği yüksek değildir.

İyonik Bağlar

Bir malzemede birden fazla atom tipi bulunduğunda, bir atom, değerlik elektronlarını, ikinci atomun dış enerji kabuğunu doldurarak farklı bir atoma verebilir. Her iki atom dış enerji seviyeleri dolduracak veya boşaltacaktır, ancak her ikisi de kararlı hale ulaşır. Elektronlara katkıda bulunan atom, pozitif yük ile bırakılır ve katyon olarak adlandırılır. Elektronları kabul eden atom, negatif yük alır ve anyon olarak adlandırılır. Karşılıklı yüklü iyonlar daha sonra birbirlerine tutturulur ve iyonik bağı üretir.

• Güçlü bağlardır.
• Elektriği çok iyi iletmezler.
• Süneklikleri düşüktür.

Van Der Waals Bağları

İkincil tür bağ türlerindendir ve zayıf bağlardır. En başta su ve bir çok plastik, seramik ve moleküller kalıcı olarak polarize olmuştur. Kısacası moleküllerin bir kısmı pozitif yüklernirken bir kısmı ise negatif yükle yüklenmektedir. Zıt yüklü bölgeler elektrostatik çekim kuvveti ile birbirine bağlanmıştır.