„Amorfné telá. Topenie amorfných telies."

Výraz „amorfný“ sa z gréčtiny doslovne prekladá ako „nie forma“, „nie forma“. Takéto látky nemajú kryštalickú štruktúru; Amorfné teleso je spravidla izotropné, to znamená, že jeho fyzikálne vlastnosti nezávisia od smeru vonkajšieho vplyvu.

Za určitý čas (mesiace, týždne, dni) sa jednotlivé amorfné telesá môžu spontánne premeniť do kryštalického stavu. Môžete napríklad pozorovať, ako med alebo cukrovinky po určitom čase strácajú svoju priehľadnosť. V takýchto prípadoch zvyčajne hovoria, že výrobky sú „kandizované“. Zároveň naberaním kandizovaného medu lyžičkou alebo lámaním cukríka môžete skutočne pozorovať vytvorené kryštáliky cukru, ktoré predtým existovali v amorfnej forme.

Takáto spontánna kryštalizácia látok naznačuje rôzneho stupňa stability štátov. Amorfné teleso je teda menej stabilné.

Pevná látka je jedným zo štyroch základných stavov hmoty, okrem kvapaliny, plynu a plazmy. Vyznačuje sa konštrukčnou tuhosťou a odolnosťou voči zmenám tvaru alebo objemu. Na rozdiel od kvapaliny pevný predmet netečie a nepreberá tvar nádoby, v ktorej je umiestnený. Pevná látka sa nerozpína, aby zaplnila celý dostupný objem ako plyn.
Atómy v pevné telo sú navzájom úzko spojené, sú v usporiadanom stave v uzloch kryštálovej mriežky (sú to kovy, obyčajný ľad, cukor, soľ, diamant), alebo sú usporiadané nepravidelne, nemajú striktnú opakovateľnosť v štruktúre kryštálu mriežka (ide o amorfné telesá, napr. okenné sklo, kolofónia, sľuda alebo plast).

Krištáľové telá

Kryštalické pevné látky alebo kryštály majú výrazný vnútorný znak - štruktúru vo forme kryštálovej mriežky, v ktorej atómy, molekuly alebo ióny látky zaujímajú určitú pozíciu.
Kryštálová mriežka vedie k existencii špeciálnych plochých plôch v kryštáloch, ktoré odlišujú jednu látku od druhej. Keď je vystavená röntgenovému žiareniu, každá kryštálová mriežka vyžaruje charakteristický vzor, ​​ktorý možno použiť na identifikáciu látky. Okraje kryštálov sa pretínajú v určitých uhloch, ktoré odlišujú jednu látku od druhej. Ak je kryštál rozdelený, nové plochy sa pretínajú v rovnakých uhloch ako pôvodný.

Napríklad galenit - galenit, pyrit - pyrit, kremeň - kremeň. Kryštáľové plochy sa pretínajú v pravom uhle v galenite (PbS) a pyrite (FeS 2) a v iných uhloch v kremeni.

Vlastnosti kryštálov

• konštantný objem;
• správny geometrický tvar;
• anizotropia - rozdiel v mechanických, svetelných, elektrických a tepelných vlastnostiach od smeru v kryštáli;
• dobre definovaná teplota topenia, pretože závisí od pravidelnosti kryštálovej mriežky. Medzimolekulové sily, ktoré držia pevnú látku pohromade, sú rovnomerné a na súčasné prerušenie každej sily je potrebné rovnaké množstvo tepelnej energie.

Amorfné telá

Príklady amorfné telesá ktoré nemajú striktnú štruktúru a opakovateľnosť buniek kryštálovej mriežky sú: sklo, živica, teflón, polyuretán, naftalén, polyvinylchlorid.

Majú dve charakteristické vlastnosti: izotropiu a absenciu špecifického bodu topenia.
Izotropia amorfných telies sa chápe ako rovnosť fyzikálne vlastnosti látok vo všetkých smeroch.
V amorfnej pevnej látke sa vzdialenosť od susedných uzlov kryštálovej mriežky a počet susedných uzlov mení v celom materiáli. Preto sú na prerušenie medzimolekulových interakcií potrebné rôzne množstvá tepelnej energie. V dôsledku toho amorfné látky pomaly mäknú v širokom rozsahu teplôt a nemajú jasný bod topenia.
Charakteristickým znakom amorfných pevných látok je, že pri nízkych teplotách majú vlastnosti pevných látok a keď teplota stúpa, majú vlastnosti kvapalín.

Je potrebné mať na pamäti, že nie všetky telesá, ktoré existujú na planéte Zem, majú kryštalickú štruktúru. Výnimky z pravidla sa nazývajú „amorfné telesá“. V čom sa líšia? Na základe prekladu tohto pojmu – amorfné – možno predpokladať, že takéto látky sa od ostatných líšia svojim tvarom či vzhľadom. Hovoríme o absencii takzvanej kryštálovej mriežky. Proces štiepenia, ktorý vytvára hrany, sa nevyskytuje. Amorfné telá sa vyznačujú aj tým, že na nich nezávisia životné prostredie a ich vlastnosti sú konštantné. Takéto látky sa nazývajú izotropné.

Krátky popis amorfných telies

Zo školského kurzu fyziky si môžete pamätať, že amorfné látky majú štruktúru, v ktorej sú atómy v nich usporiadané v chaotickom poradí. Konkrétne miesto môžu mať susedné stavby len tam, kde je takéto usporiadanie vynútené. Ale napriek tomu, na základe analógie s kryštálmi, amorfné telá nemajú prísne usporiadanie molekúl a atómov (vo fyzike sa táto vlastnosť nazýva „riadenie s dlhým dosahom“). Výsledkom výskumu bolo zistené, že tieto látky sú svojou štruktúrou podobné kvapalinám.

Niektoré telesá (napríklad oxid kremičitý, ktorého vzorec je Si02) môžu byť súčasne v amorfnom stave a mať kryštalickú štruktúru. Kremeň v prvej verzii má štruktúru nepravidelnej mriežky, v druhej - pravidelný šesťuholník.

Nehnuteľnosť č.1

Ako bolo uvedené vyššie, amorfné telesá nemajú kryštálovú mriežku. Ich atómy a molekuly majú krátke usporiadanie, čo bude prvá charakteristická vlastnosť týchto látok.

Nehnuteľnosť č.2

Tieto telá sú zbavené tekutosti. Aby sme lepšie vysvetlili druhú vlastnosť látok, môžeme to urobiť na príklade vosku. Nie je žiadnym tajomstvom, že ak nalejete vodu do lievika, jednoducho z neho vytečie. To isté sa stane s akýmikoľvek inými tekutými látkami. Vlastnosti amorfných telies im však neumožňujú vykonávať takéto „triky“. Ak je vosk umiestnený v lieviku, najskôr sa roztečie po povrchu a až potom z neho začne odtekať. Je to spôsobené tým, že molekuly v látke preskakujú z jednej rovnovážnej polohy do úplne inej polohy bez toho, aby mali primárnu polohu.

Nehnuteľnosť č.3

Je čas hovoriť o procese tavenia. Stojí za to pamätať na skutočnosť, že amorfné látky nemajú špecifickú teplotu, pri ktorej začína tavenie. Ako teplota stúpa, telo postupne mäkne a potom sa mení na kvapalinu. Fyzici sa vždy nezameriavajú na teplotu, pri ktorej daný proces začal prebiehať, ale na zodpovedajúci rozsah teplôt topenia.

Nehnuteľnosť č.4

Už to bolo spomenuté vyššie. Amorfné telesá sú izotropné. To znamená, že ich vlastnosti v akomkoľvek smere sú nezmenené, aj keď sú podmienky pobytu na miestach odlišné.

Nehnuteľnosť č.5

Každý aspoň raz spozoroval, že po určitom čase sa sklo začalo zakalovať. Táto vlastnosť amorfných telies je spojená so zvýšenou vnútornou energiou (je niekoľkonásobne väčšia ako u kryštálov). Z tohto dôvodu môžu tieto látky ľahko prejsť do kryštalického stavu.

Prechod do kryštalického stavu

Po určitom čase sa akékoľvek amorfné teleso zmení na kryštalický stav. To možno pozorovať v každodennom živote človeka. Napríklad, ak necháte cukrík alebo med niekoľko mesiacov, môžete si všimnúť, že obaja stratili svoju priehľadnosť. Bežný človek povie, že sú jednoducho pocukrované. Skutočne, ak zlomíte telo, všimnete si prítomnosť kryštálov cukru.

Keď už o tom hovoríme, je potrebné objasniť, že spontánna transformácia do iného stavu je spôsobená skutočnosťou, že amorfné látky sú nestabilné. Ak ich porovnáte s kryštálmi, môžete pochopiť, že tieto sú mnohokrát „silnejšie“. Túto skutočnosť možno vysvetliť pomocou intermolekulárnej teórie. Podľa nej molekuly neustále skáču z jedného miesta na druhé, čím vypĺňajú dutiny. Postupom času sa vytvorí stabilná kryštálová mriežka.

Topenie amorfných telies

Proces topenia amorfných telies je moment, keď sa so zvýšením teploty zničia všetky väzby medzi atómami. Vtedy sa látka zmení na kvapalinu. Ak sú podmienky tavenia také, že tlak je počas celého obdobia rovnaký, potom sa musí zafixovať aj teplota.

Tekuté kryštály

V prírode existujú telesá, ktoré majú tekutú kryštalickú štruktúru. Spravidla sú zahrnuté v zozname organickej hmoty a ich molekuly majú niťovitý tvar. Telá o ktorých hovoríme o, majú vlastnosti kvapalín a kryštálov, a to tekutosť a anizotropiu.

V takýchto látkach sú molekuly umiestnené navzájom paralelne, nie je však medzi nimi pevná vzdialenosť. Neustále sa pohybujú, ale nie sú ochotní zmeniť orientáciu, takže sú neustále v jednej polohe.

Amorfné kovy

Známejšie sú amorfné kovy obyčajnému človeku nazývané kovové okuliare.

V roku 1940 vedci začali hovoriť o existencii týchto tiel. Už vtedy sa zistilo, že kovy špeciálne vyrobené vákuovou depozíciou nemajú kryštálové mriežky. A len o 20 rokov neskôr bolo vyrobené prvé sklo tohto typu. Nevzbudilo to veľkú pozornosť vedcov; a až po ďalších 10 rokoch o ňom začali rozprávať americkí a japonskí profesionáli a potom kórejskí a európski.

Amorfné kovy sa vyznačujú pomerne viskozitou vysoký stupeň pevnosť a odolnosť proti korózii.

V predchádzajúcom odseku sme sa dozvedeli, že niektoré pevné látky (napríklad soľ, kremeň, kovy a iné) sú mono- alebo polykryštály. Poďme sa teraz zoznámiť s amorfné telesá. Zaberajú medzipolohu medzi kryštálmi a kvapalinami, preto ich nemožno jednoznačne nazvať pevnými.

Urobme experiment. Budeme potrebovať: kúsok plastelíny, stearínovú sviečku a elektrický ohrievač. Plastelínu a sviečku umiestnime v rovnakej vzdialenosti od ohrievača. Čoskoro sa časť sviečky roztopí, časť zostane vo forme tuhej látky a plastelína „ochabne“. Po určitom čase sa všetok stearín roztopí a plastelína sa postupne „rozpustí“ a úplne zmäkne.

Rovnako ako stearín existujú aj iné kryštalické látky, ktoré pri zahriatí nezmäknú a počas topenia je vždy vidieť aj tekutinu aj tú časť tela, ktorá sa ešte neroztopila. To sú napríklad všetky kovy. Ale existujú aj také amorfné látky, ktoré pri zahrievaní postupne mäknú a stávajú sa čoraz tekutejšími, takže nie je možné naznačiť teplotu, pri ktorej sa telo mení na kvapalinu (topí sa).

Amorfné telesá pri akejkoľvek teplote majú plynulosť. Potvrdíme to skúsenosťami. Kúsok amorfnej hmoty vhodíme do skleneného lievika a necháme v teplej miestnosti (na obrázku - dechtová živica; vyrába sa z nej asfalt). Po niekoľkých týždňoch sa ukázalo, že živica nadobudla tvar lievika a dokonca z neho začala vytekať ako „prúd“. Teda amorfné teleso sa správa ako veľmi hustá a viskózna kvapalina.

Štruktúra amorfných telies.Štúdie elektrónového mikroskopu a röntgenového žiarenia ukazujú, že v amorfných telesách neexistuje striktný poriadok v usporiadaní ich častíc. Na rozdiel od kryštálov, kde je objednávka na dlhé vzdialenosti v usporiadaní častíc, v štruktúre amorfných telies, len uzavrieť objednávku– určité usporiadanie usporiadania častíc je zachované len v blízkosti každej jednotlivej častice(pozri obrázok). Horná časť zobrazuje usporiadanie častíc v kryštalickom kremeni, spodná časť amorfná forma kremeňa. Tieto látky pozostávajú z rovnakých častíc - molekúl oxidu kremičitého SiO 2 .

Ako častice akýchkoľvek telies, častice amorfných telies nepretržite a náhodne kolíšu a častejšie ako častice kryštálov môžu preskakovať z miesta na miesto. Tomu napomáha skutočnosť, že častice amorfných telies sú umiestnené nerovnomerne husto, miestami vytvárajú pomerne veľké medzery. Toto však nie je to isté ako „voľné miesta“ v kryštáloch (pozri § 7).

Kryštalizácia amorfných telies. V priebehu času (týždne, mesiace) amorfné látky spontánne transformovať do kryštalického stavu. Napríklad cukrovinky alebo med ponechané v pokoji niekoľko mesiacov sa stanú nepriehľadnými. V tomto prípade sa o mede a cukríkoch hovorí, že sú „kandizované“. Rozbitím takéhoto cukríka alebo naberaním takéhoto medu lyžičkou uvidíme tvorbu kryštálikov cukru, ktoré predtým existovali v amorfnom stave.

Nasvedčuje tomu spontánna kryštalizácia amorfných teliesok Kryštalický stav látky je stabilnejší ako amorfný. MKT to vysvetľuje takto. Príťažlivé a odpudzujúce sily „susedov“ pohybujú časticami amorfného telesa do polôh, kde je potenciálna energia minimálna(pozri § 7-d). V tomto prípade vzniká usporiadanejšie usporiadanie častíc, čo znamená, že nastáva nezávislá kryštalizácia.

Amorfné telá

Amorfné látky (telesá)(zo starej gréčtiny. ἀ "nie-" a μορφή "typ, forma") - kondenzovaný stav látky, ktorej atómová štruktúra má rád krátkeho dosahu a nemá rád dlhé vzdialenosti, charakteristický pre kryštálové štruktúry. Stabilné amorfné látky na rozdiel od kryštálov nestuhnú za vzniku kryštálových plôch a (pokiaľ neboli pod silným anizotropným vplyvom - napr. kompresia alebo elektrické pole) majú izotropné vlastnosti, to znamená, že nevykazujú odlišné vlastnosti v rôznymi smermi. A nemajú špecifickú teplotu topenia: stabilné amorfné látky postupne mäknú a nad teplotou skleného prechodu (T g) prechádzajú do kvapalného stavu. Látky s vysokou rýchlosťou kryštalizácie, ktoré majú zvyčajne (poly-)kryštalickú štruktúru, ale sú silne podchladené, keď tuhnú v amorfný stav, pri následnom zahriatí krátko pred roztavením rekryštalizujú (v tuhom stave s miernym uvoľnením tepla) a potom sa topia ako bežné polykryštalické.

Získavajú sa vysokou rýchlosťou tuhnutia (ochladzovania) tekutej taveniny alebo kondenzáciou pár na substrát (akýkoľvek predmet) ochladený citeľne pod teplotu TANIA (nie varu!). Pomer skutočná rýchlosť chladenie (dT/dt) a charakteristická rýchlosť kryštalizácie určuje podiel polykryštálov v amorfnom objeme. Rýchlosť kryštalizácie je parameter látky, ktorý slabo závisí od tlaku a teploty (silne okolo bodu topenia). A silno závisí od zložitosti zloženia – u kovov je to rádovo v zlomkoch až desiatkach milisekúnd; a pre sklo pri izbovej teplote - stovky a tisíce rokov (staré sklo a zrkadlá sa zakalia).

Elektrické a mechanické vlastnosti amorfných látok sú bližšie k monokryštálom ako k polykryštálom kvôli absencii ostrých a silne znečistených medzikryštalických prechodov (hraníc) s často úplne odlišným chemickým zložením.

Nemechanické vlastnosti poloamorfných stavov sú zvyčajne medzi amorfnými a kryštalickými a sú izotropné. Neprítomnosť ostrých medzikryštalických prechodov však výrazne ovplyvňuje elektrické a mechanické vlastnosti, vďaka čomu sú podobné amorfným.

Keď sú amorfné látky vystavené vonkajším vplyvom, vykazujú elastické vlastnosti, ako sú kryštalické pevné látky, aj tekutosť, ako kvapaliny. Pri krátkodobých nárazoch (nárazoch) sa teda správajú ako pevné látky a pri silnom náraze sa rozbijú na kusy. Ale pri veľmi dlhej expozícii (napríklad strečing) prúdia amorfné látky. Napríklad živica (alebo decht, bitúmen) je tiež amorfná látka. Ak ho rozbijete na malé časti a naplníte nádobu výslednou hmotou, potom sa živica po určitom čase spojí do jedného celku a získa tvar nádoby.

Podľa ich elektrických vlastností sa delia na amorfné kovy, amorfné nekovy a amorfné polovodiče.

pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo sú „Amorfné telá“ v iných slovníkoch:

Všetko, čo je uznané ako skutočne existujúca a zaberajúca časť priestoru, sa nazýva fyzické T. Akékoľvek fyzické T. sa tvorí z hmoty (pozri Substancia) a podľa najrozšírenejšieho učenia je totalitou... ... encyklopedický slovník F. Brockhaus a I.A. Efron

Fyzika pevných látok je odbor fyziky kondenzovaných látok, ktorého úlohou je popísať fyzikálne vlastnosti pevných látok z hľadiska ich atómovej štruktúry. Intenzívne sa rozvinul v 20. storočí po objavení kvantovej mechaniky... ... Wikipedia

Organic sell state chemistry (anglicky: organic sell state chemistry) je odvetvie chémie v tuhom stave, ktoré študuje všetky druhy chemických a fyzikálno-chemických aspektov organických pevných látok (OSS), najmä ich syntézu, štruktúru, vlastnosti, ... .. Wikipedia

Fyzika kryštálov Kryštalografia kryštálov Kryštalická mriežka Typy kryštálových mriežok Difrakcia v kryštáloch Recipročná mriežka Wigner Seitzova bunka Brillouinova zóna Faktor základnej štruktúry Faktor atómového rozptylu Typy väzieb v ... ... Wikipedia

Fyzikálny odbor, ktorý študuje štruktúru a vlastnosti pevných látok. Vedecké údaje o mikroštruktúre pevných látok a fyzikálnych a chemické vlastnosti ich základné atómy sú nevyhnutné pre vývoj nových materiálov a technické zariadenia. Fyzika...... Collierova encyklopédia

- (chémia pevných látok), sekcia fyzika. chémia, štúdium štruktúry, vlastností a metód získavania pevných látok. X. t sa spája s fyzikou pevných látok, kryštalografiou, mineralógiou, fyzikou. chem. mechanika, mechanochémia, radiačná chémia, je... ... Chemická encyklopédia

Chémia pevných látok je odvetvie chémie, ktoré študuje rôzne aspekty látok v tuhej fáze, najmä ich syntézu, štruktúru, vlastnosti, aplikácie atď. Predmetom jej štúdia sú kryštalické a amorfné, anorganické a organické... ... Wikipedia

- (IFTT RAS) Medzinárodný názovÚstav fyziky pevných látok, RAS Založený v roku 1963 Riaditeľ mem. K. V. ... Wikipedia

Ústav fyziky pevných látok RAS (ISSP RAS) Medzinárodný názov Ústav fyziky pevných látok, RAS Založený 15. februára 1963 člen riaditeľa. kor. RAS V.V. Kveder ... Wikipedia