Plik bezpostaciowe ciała stałe Są to takie, które nie mają uporządkowanej struktury dalekiego zasięgu. Są przeciwieństwem tego, co jest znane jako krystaliczne ciało stałe. Jego cząsteczki są połączone w nieuporządkowany sposób, podobnie jak w przypadku cieczy, ale z wystarczającą siłą, aby połączyć się w stałą strukturę..
Ta bezpostaciowa postać występuje częściej, niż mogłoby się wydawać; w rzeczywistości jest to jeden z możliwych stanów, jakie może przyjąć materia skondensowana. W związku z tym należy rozumieć, że każdy związek zdolny do zestalenia, a zatem do krystalizacji, może również ulegać aglomeracji w nieuporządkowany sposób, jeśli pozwalają na to warunki eksperymentalne..
Powyższe zwykle dotyczy czystych substancji, czy to pierwiastków, czy związków. Ale dotyczy to również mieszanin. Wiele stałych mieszanin jest bezpostaciowych, takich jak wata cukrowa, czekolada, majonez lub tłuczone ziemniaki..
Fakt, że ciało stałe jest bezpostaciowe, nie czyni go mniej wartościowym niż ciało krystaliczne. Nieuporządkowanie strukturalne czasami nadaje mu unikalne właściwości, których nie wykazywałby w stanie krystalicznym. Na przykład w przemyśle fotowoltaicznym krzem amorficzny jest preferowany w stosunku do krystalicznego w niektórych zastosowaniach na małą skalę.
Indeks artykułów
Struktura amorficznego ciała stałego jest niechlujna; brakuje mu okresowości lub wzoru strukturalnego. Powyższy obrazek ilustruje ten punkt. A odpowiada krystalicznej substancji stałej, podczas gdy B oznacza bezpostaciową substancję stałą. Zwróć uwagę, że w B fioletowe romby są ułożone dowolnie, mimo że zarówno w A, jak i B są tego samego rodzaju interakcje.
Jeśli obserwuje się również B, zobaczymy, że istnieją przestrzenie, które wydają się puste; to znaczy konstrukcja ma wady lub nieregularności. Dlatego część mikroskopijnego lub wewnętrznego nieładu amorficznego ciała stałego wynika z „ułożenia” jego cząstek w taki sposób, że uzyskana struktura ma wiele niedoskonałości..
Na początku wspomniano o zakresie w stopniu uporządkowania amorficznych ciał stałych. W B jest tylko kilka rombów, które wydają się być starannie wyrównane. Mogą być zamówione regiony; ale tylko w krótkim zasięgu.
Mówi się wtedy, że bezpostaciowe ciało stałe składa się z niezmierzonych drobnych kryształów o różnych strukturach. Suma wszystkich tych struktur staje się labiryntem i bez znaczenia: struktura globalna staje się amorficzna, złożona z nieskończonych bloków krystalicznych rozrzuconych wszędzie..
Właściwości amorficznego ciała stałego różnią się w zależności od natury jego cząstek składowych. Można jednak wspomnieć o pewnych ogólnych cechach. Amorficzne ciała stałe mogą być szkliste, gdy mają podobne aspekty do kryształów; lub galaretowaty, żywiczny lub pylisty.
Ponieważ ich struktura jest nieuporządkowana, nie generują one wiarygodnych widm dyfrakcji rentgenowskiej, podobnie jak ich temperatury topnienia nie są precyzyjne, lecz obejmują raczej zakres wartości..
Na przykład temperatura topnienia bezpostaciowego ciała stałego może wynosić od 20 do 60 ° C. Tymczasem krystaliczne ciała stałe topią się w określonej temperaturze lub w wąskim zakresie, jeśli zawierają wiele zanieczyszczeń..
Inną cechą charakterystyczną amorficznych ciał stałych jest to, że gdy pękają lub pękają, nie tworzą fragmentów geometrycznych o płaskich powierzchniach, ale nieregularne fragmenty o zakrzywionych powierzchniach. Kiedy nie są szkliste, pojawiają się jako zakurzone i nieprzezroczyste ciała.
Zamiast amorficznego ciała stałego, pojęcie to powinno być traktowane jako „stan amorficzny”. Wszystkie związki (jonowe, molekularne, polimerowe, metaliczne itp.) Są zdolne do pewnego stopnia i jeśli pozwalają na to warunki eksperymentalne, do tworzenia amorficznych i niekrystalicznych ciał stałych..
Na przykład w syntezach organicznych związki stałe są początkowo otrzymywane w postaci sproszkowanej masy. Jego zawartość zanieczyszczeń jest tak duża, że w znacznym stopniu wpływają na porządek molekularny. Dlatego też, gdy produkt wielokrotnie rekrystalizuje, ciało stałe staje się coraz bardziej krystaliczne; traci swój amorficzny charakter.
Nie oznacza to jednak, że amorficzne ciała stałe są koniecznie materiałami zanieczyszczonymi; kilka z nich jest amorficznych ze względu na swój własny charakter chemiczny.
Czysta substancja może zestalić się amorficznie, jeśli jej ciecz zostanie nagle ochłodzona, w taki sposób, że jej cząstki nie krystalizują, ale przyjmują szklistą konfigurację. Chłodzenie jest tak szybkie, że cząsteczki nie mają wystarczająco dużo czasu, aby pomieścić krystaliczne bloki, którym ledwo się „rodzą”.
Na przykład woda może istnieć w stanie szklistym, bezpostaciowym, a nie tylko jako lód.
Praktycznie każdy materiał krystaliczny może nadać kształt amorficznemu (i odwrotnie). Dzieje się tak w przypadku niektórych minerałów, które z powodów geochemicznych nie mogły formalnie ustalić swoich konwencjonalnych kryształów. Inni natomiast nie tworzą kryształów, ale szkło; tak jest w przypadku obsydianu.
Z drugiej strony polimery mają tendencję do zestalania się amorficznie, ponieważ ich cząsteczki są zbyt duże, aby zdefiniować uporządkowaną strukturę. Tu wkraczają między innymi żywice, gumy, styropian (anime), tworzywa sztuczne, teflon, bakelit..
Biologiczne ciała stałe są w większości amorficzne, takie jak: tkanki narządów, skóra, włosy, rogówka itp. Podobnie tłuszcz i białka tworzą bezpostaciowe masy; które jednak przy odpowiednim przygotowaniu mogą ulegać krystalizacji (kryształy DNA, białka, tłuszcze).
Chociaż pozostawiono je prawie ostatnie, najbardziej reprezentatywnym amorficznym ciałem stałym jest zdecydowanie samo szkło. Jego skład jest zasadniczo taki sam jak kwarcu: SiOdwa. Zarówno kryształ kwarcu, jak i szkło są trójwymiarowymi sieciami kowalencyjnymi; tylko że siatka szklana jest niechlujna, z wiązaniami Si-O o różnych długościach.
Szkło jest kwintesencją amorficznego ciała stałego, a materiały, które przybierają podobny wygląd, mają stan szklisty..
Mamy węgiel amorficzny, z którego jednym z najważniejszych jest węgiel aktywny ze względu na jego zdolności pochłaniania. Podobnie występuje amorficzny krzem i german, w zastosowaniach elektronicznych, w których działają one jako półprzewodniki..
I wreszcie, istnieją stopy amorficzne, które nie tworzą struktury krystalicznej z powodu rozbieżności atomów metali..
Jeszcze bez komentarzy