Ciała amorficzne: charakterystyka, opis i właściwości

Należy pamiętać, że nie wszystkie ciała, które istnieją na Ziemi mają strukturę krystaliczną. Wyjątki od reguły nazywane są "ciałami amorficznymi". Jak się różnią? Na podstawie tłumaczenia tego terminu - amorficznego - możemy to przyjąć że takie substancje różnią się od innych pod względem kształtu lub wyglądu. Chodzi o brak tak zwanej sieci krystalicznej. Proces dzielenia, w którym pojawiają się twarze, nie występuje. Ciała amorficzne różnią się również tym, że są niezależne od środowiska, a ich właściwości są stałe. Takie substancje nazywane są izotropowymi.

Mała cecha amorficznych ciał

Z szkolnego kursu z fizyki można sobie przypomnieć, że amorficzne substancje mają taką strukturę, w której atomy w nich są uporządkowane w chaotycznej kolejności. Pewne miejsce może mieć tylko struktura sąsiadów, gdzie taki układ jest wymuszony. Niemniej jednak, wyciągając analogię z kryształami, amorficzne ciała nie posiadają ścisłej uporządkowanej czystości cząsteczek i atomów (w fizyce właściwość ta nazywa się "porządkiem dalekiego zasięgu"). W wyniku badań stwierdzono, że substancje te są strukturalnie podobne do cieczy.

Niektóre ciała (na przykład można wziąć dwutlenek krzemu, którego formuła to SiO2) mogą jednocześnie być w stanie amorficznym i mieć strukturę krystaliczną. Kwarc w pierwszej wersji ma strukturę nieregularnej kraty, w drugim - regularny sześciokąt.

Numer nieruchomości 1

Jak wspomniano powyżej, ciała amorficzne nie mają sieci krystalicznej. Ich atomy i cząsteczki mają umiejscowienie na krótkim dystansie, co będzie pierwszą wyróżniającą cechą tych substancji.

Numer nieruchomości 2

Dane dotyczące płynności ciała są pozbawione. Aby lepiej wyjaśnić drugą właściwość substancji, można to zrobić na przykładzie wosku. Nie jest tajemnicą, że jeśli wlejesz wodę do lejka, po prostu wyleje się z niego. To samo stanie się z innymi płynnymi substancjami. A właściwości amorficznych ciał nie pozwalają im wykonywać takich "sztuczek". Jeśli wosk zostanie umieszczony w lejku, najpierw rozsypie się na powierzchni i dopiero wtedy zacznie spływać z niego. Wynika to z faktu, że cząsteczki w substancji przeskakują z jednej pozycji równowagi do zupełnie innej, bez podstawowej lokalizacji.

Numer nieruchomości 3

Czas porozmawiać o procesie topienia. Należy pamiętać, że substancje amorficzne nie mają określonej temperatury, w której zaczyna się topnienie. Podnosząc stopień, ciało stopniowo staje się bardziej miękkie, a następnie zmienia się w płyn. Fizycy zawsze koncentrują się nie na temperaturze, w której rozpoczął się ten proces, ale na odpowiednim zakresie temperatury topnienia.

Właściwość nr 4

O tym już powiedziano wcześniej. Ciała amorficzne są izotropowe. Oznacza to, że ich właściwości w dowolnym kierunku pozostają niezmienione, nawet jeśli warunki pobytu w różnych miejscach są różne.

Numer nieruchomości 5

Przynajmniej raz każda osoba zauważyła, że ​​po upływie pewnego czasu szkło zaczęło mętnieje. Ta właściwość ciał amorficznych jest połączona z energia wewnętrzna (jest wielokrotnie większy niż kryształów). Z tego powodu substancje te mogą łatwo przejść w stan krystaliczny.

Przejście do stanu krystalicznego

Po pewnym czasie dowolne ciało amorficzne przechodzi w stan krystaliczny. Można to zaobserwować w zwykłym ludzkim życiu. Na przykład, jeśli zostawisz lollipop lub miód przez kilka miesięcy, zauważysz, że oboje stracili przezroczystość. Zwykła osoba powie, że właśnie cukrem. A prawda jest taka, że ​​jeśli złamiesz ciało, zauważysz obecność kryształów cukru.

Mówiąc o tym, konieczne jest wyjaśnienie, że spontaniczna transformacja do innego stanu wynika z faktu, że substancje amorficzne są niestabilne. Porównując je z kryształami, można zrozumieć, że te ostatnie są czasami "potężniejsze". Można to wyjaśnić dzięki teorii międzycząsteczkowej. Według niej cząsteczki ciągle przeskakują z jednego miejsca na drugie, wypełniając puste przestrzenie. Z czasem stabilny sieć krystaliczna.

Topienie bezpostaciowych ciał

Proces topienia się ciał amorficznych nazywany jest momentem, w którym wraz ze wzrostem temperatury pękają wszystkie wiązania między atomami. Wówczas substancja zamienia się w ciecz. Jeżeli warunki topnienia są takie, że ciśnienie jest takie samo przez cały czas, należy również ustalić temperaturę.

Ciekłe kryształy

W przyrodzie istnieją ciała, które mają strukturę ciekłokrystaliczną. Z reguły znajdują się na liście substancji organicznych, a ich cząsteczki mają formę filamentarną. Te ciała mają właściwości płynu i kryształy, mianowicie płynność i anizotropię.

W takich substancjach cząsteczki są do siebie równoległe, jednak między nimi istnieje nie ustalona odległość. Poruszają się nieustannie, ale nie są skłonni do zmiany orientacji, dlatego ciągle znajdują się w jednej pozycji.

Metale amorficzne

Metale amorficzne są lepiej znane zwykłemu człowiekowi, zwanemu szkłem metalicznym.

W 1940 roku naukowcy zaczęli mówić o istnieniu tych ciał. Już wtedy okazało się, że metale specjalnie otrzymywane przez osadzanie próżniowe nie mają sieci krystalicznych. A zaledwie 20 lat później wyprodukowano pierwszą tego typu szklankę. Nie zwróciło to uwagi naukowców; a zaledwie 10 lat później, amerykańscy i japońscy profesjonaliści zaczęli mówić o nim, a następnie Koreańczyku i Europejczyku.

Metale amorficzne wyróżniają się lepkością, dość wysokim poziomem wytrzymałości i odporności na korozję.