От частиц к измеряемым свойствам
Свойства материала определяются не только его формулой. Надёжное объяснение проходит через цепочку уровней: состав и электронное строение -> химическая связь и локальная геометрия -> организация частиц -> микроструктура и дефекты -> наблюдаемые свойства. Каждая стрелка означает влияние, а не безусловную гарантию. Важны также температура, давление, чистота, история обработки и направление измерения.
1. Состав, электроны, связь и геометрия
Валентные электроны и электроотрицательность помогают прогнозировать ионную, ковалентную или металлическую связь. Полярность связей вместе с геометрией определяет полярность молекулы. Ионные решётки содержат противоположно заряженные ионы; атомные ковалентные кристаллы имеют протяжённую сеть связей; молекулярные вещества состоят из молекул, связанных межмолекулярными силами; металлы содержат положительные ионные остовы и подвижные делокализованные электроны.