ملامح هيكل الهيئات غير المتبلورة. أجسام غير متبلورة

>>الفيزياء: الأجسام غير المتبلورة

ليست كل المواد الصلبة بلورات. هناك العديد من أجسام غير متبلورة. كيف تختلف عن البلورات؟
الهيئات غير المتبلورة لا تملك أمر صارمفي ترتيب الذرات . يتم ترتيب الذرات المجاورة الأقرب فقط بترتيب ما. ولكن لا يوجد تكرار صارم في جميع الاتجاهات لنفس العنصر الهيكلي، وهو ما يميز البلورات، في الأجسام غير المتبلورة.
من حيث ترتيب الذرات وسلوكها، فإن الأجسام غير المتبلورة تشبه السوائل.
في كثير من الأحيان يمكن العثور على نفس المادة في كل من الحالات البلورية وغير المتبلورة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون الكوارتز SiO 2 إما في شكل بلوري أو غير متبلور (السيليكا). يمكن تمثيل الشكل البلوري للكوارتز بشكل تخطيطي على شكل شبكة من السداسيات العادية (الشكل 12.6، أ). الهيكل غير المتبلور للكوارتز له أيضًا شكل شبكي، ولكن ذو شكل غير منتظم. إلى جانب الأشكال السداسية، فإنه يحتوي على أشكال خماسية وسباعية ( الشكل 12.6، ب).
خصائص الأجسام غير المتبلورة.جميع الأجسام غير المتبلورة متناحية الخواص، أي. الخصائص الفيزيائيةنفس الشيء في كل الاتجاهات وتشمل الأجسام غير المتبلورة الزجاج، والراتنج، والصنوبري، وحلوى السكر، وما إلى ذلك.
في تأثيرات خارجيةتتميز الأجسام غير المتبلورة بخصائص مرنة، مثل المواد الصلبة، وسيولة، مثل السوائل. وبالتالي، في ظل التأثيرات (التأثيرات) قصيرة المدى، فإنها تتصرف مثل الأجسام الصلبة، وتحت تأثير قوي، تتكسر إلى أجزاء. ولكن في جدا التعرض لفترات طويلةتتدفق الأجسام غير المتبلورة. يمكنك أن ترى هذا بنفسك إذا كنت صبورا. اتبع قطعة الراتنج الموجودة على سطح صلب. ينتشر الراتينج فوقه تدريجيًا، وكلما ارتفعت درجة حرارة الراتينج، كلما حدث ذلك بشكل أسرع.
ذرات أو جزيئات الأجسام غير المتبلورة، مثل الجزيئات السائلة، لها وقت محدد"الحياة المستقرة" - وقت التذبذبات حول وضع التوازن. ولكن على عكس السوائل، هذه المرة طويلة جدًا.
لذا، بالنسبة إلى var at ر= 20 درجة مئوية وقت "الحياة المستقرة" هو حوالي 0.1 ثانية. في هذا الصدد، تكون الأجسام غير المتبلورة قريبة من الأجسام البلورية، حيث أن قفزات الذرات من موضع توازن إلى آخر تحدث نادرًا نسبيًا.
الهيئات غير المتبلورة في درجات الحرارة المنخفضةخصائصها تشبه المواد الصلبة. ليس لها أي سيولة تقريبًا، ولكن مع ارتفاع درجة الحرارة فإنها تلين تدريجيًا وتصبح خصائصها أقرب فأقرب إلى خصائص السوائل. يحدث هذا لأنه مع زيادة درجة الحرارة، تصبح قفزات الذرات من موضع توازن إلى آخر أكثر تكرارًا تدريجيًا. نقطة انصهار معينةالأجسام غير المتبلورة، على عكس الأجسام البلورية، لا تفعل ذلك.
بلورات سائلة.في الطبيعة، هناك مواد تمتلك في نفس الوقت الخصائص الأساسية للبلورة والسائل، وهي تباين الخواص والسيولة. وتسمى هذه الحالة من المادة الكريستال السائل. البلورات السائلة هي في المقام الأول المواد العضوية، التي تحتوي جزيئاتها على شكل خيط طويل أو صفيحة مسطحة.
دعونا نفكر في أبسط حالة، عندما تتشكل البلورة السائلة من جزيئات تشبه الخيوط. تقع هذه الجزيئات بالتوازي مع بعضها البعض، ولكن يتم إزاحتها بشكل عشوائي، أي أن النظام، على عكس البلورات العادية، موجود فقط في اتجاه واحد.
في الحركة الحراريةوتتحرك مراكز هذه الجزيئات بشكل عشوائي، لكن اتجاه الجزيئات لا يتغير، وتبقى موازية لنفسها. لا يوجد اتجاه جزيئي صارم في كامل حجم البلورة، ولكن في مناطق صغيرة تسمى المجالات. يحدث انكسار وانعكاس الضوء عند حدود المجال، ولهذا السبب تكون البلورات السائلة معتمة. ومع ذلك، في الطبقة الكريستال السائل، توضع بين لوحين رفيعين، المسافة بينهما 0.01-0.1 مم، مع انخفاضات متوازية تتراوح بين 10-100 نانومتر، وستكون جميع الجزيئات متوازية وستصبح البلورة شفافة. إذا تم تطبيق الجهد الكهربائي على بعض مناطق البلورة السائلة، يتم تعطيل حالة البلورة السائلة. تصبح هذه المناطق معتمة وتبدأ بالتوهج، بينما تبقى المناطق الخالية من التوتر داكنة. وتستخدم هذه الظاهرة في إنشاء شاشات التلفزيون الكريستالية السائلة. تجدر الإشارة إلى أن الشاشة نفسها تتكون من عدد كبير من العناصر و دائرة كهربائيةالتحكم في مثل هذه الشاشة أمر صعب للغاية.
فيزياء الحالة الصلبة.لقد استخدمت البشرية دائمًا وستستمر في استخدام المواد الصلبة. ولكن إذا تخلفت فيزياء الحالة الصلبة في السابق عن تطوير التكنولوجيا القائمة على الخبرة المباشرة، فقد تغير الوضع الآن. البحث النظرييؤدي إلى إنشاء مواد صلبة ذات خصائص غير عادية على الإطلاق.
سيكون من المستحيل الحصول على مثل هذه الجثث عن طريق التجربة والخطأ. إنشاء الترانزستورات، والتي سنتحدثإضافي، - مثال ساطعكيف أدى فهم بنية المواد الصلبة إلى ثورة في كل تكنولوجيا الراديو.
يعد الحصول على مواد ذات خصائص ميكانيكية ومغناطيسية وكهربائية محددة وغيرها أحد الاتجاهات الرئيسية الفيزياء الحديثةجسم صلب. ويعمل الآن ما يقرب من نصف علماء الفيزياء في العالم في هذا المجال من الفيزياء.
تحتل المواد الصلبة غير المتبلورة موقعًا متوسطًا بين المواد الصلبة البلورية والسوائل. يتم ترتيب ذراتها أو جزيئاتها بترتيب نسبي. يتيح لك فهم بنية المواد الصلبة (البلورية وغير المتبلورة) إنشاء مواد ذات خصائص مرغوبة.

???
1. كيف تختلف الأجسام غير المتبلورة عن الأجسام البلورية؟
2. أعط أمثلة على الأجسام غير المتبلورة.
3. هل كانت مهنة نفخ الزجاج ستنشأ لو كان الزجاج مادة صلبة بلورية وليس مادة غير متبلورة؟

G.Ya.Myakishev، B.B.Bukhovtsev، N.N.Sotsky، الفيزياء الصف العاشر

محتوى الدرس ملاحظات الدرسدعم إطار عرض الدرس وأساليب تسريع التقنيات التفاعلية يمارس المهام والتمارين ورش عمل الاختبار الذاتي، والدورات التدريبية، والحالات، والمهام الواجبات المنزلية موضوع مثير للجدل أسئلة بلاغيةمن الطلاب الرسوم التوضيحية الصوت ومقاطع الفيديو والوسائط المتعددةصور فوتوغرافية، صور، رسومات، جداول، رسوم بيانية، فكاهة، نوادر، نكت، كاريكاتير، أمثال، أقوال، كلمات متقاطعة، اقتباسات الإضافات الملخصاتالمقالات والحيل لأسرّة الأطفال الفضوليين والكتب المدرسية الأساسية والإضافية للمصطلحات الأخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء من الكتاب المدرسي، وعناصر الابتكار في الدرس، واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثالية خطة التقويملسنة القواعد الارشاديةبرامج المناقشة دروس متكاملة

إذا كان لديك تصحيحات أو اقتراحات لهذا الدرس،

هل سبق لك أن تساءلت ما هي هذه المواد الغامضة غير المتبلورة؟ وهي تختلف في هيكلها عن كل من المواد الصلبة والسوائل. والحقيقة هي أن مثل هذه الهيئات في حالة مكثفة خاصة، والتي لها ترتيب قصير المدى فقط. أمثلة مواد غير متبلورة- الراتنج والزجاج والعنبر والمطاط والبولي إيثيلين والبولي فينيل كلورايد (النوافذ البلاستيكية المفضلة لدينا) والبوليمرات المختلفة وغيرها. هذه هي المواد الصلبة التي لا تحتوي على شبكة بلورية. وتشمل هذه أيضًا شمع الختم والمواد اللاصقة المختلفة والمطاط الصلب والبلاستيك.

خصائص غير عادية للمواد غير المتبلورة

أثناء الانقسام، لا تتشكل أي حواف في المواد الصلبة غير المتبلورة. الجسيمات مضطربة تمامًا وموجودة مسافة قريبةلبعضهم البعض. يمكن أن تكون إما سميكة جدًا أو لزجة. وكيف يتأثرون بالمؤثرات الخارجية؟ تحت تأثير درجات الحرارة المختلفة، تصبح الأجسام سائلة، مثل السوائل، وفي الوقت نفسه مرنة للغاية. في الحالات التي لا يستمر فيها التأثير الخارجي لفترة طويلة، قد تكون هناك مواد ذات بنية غير متبلورة ضربة قويةاقتحام القطع. يؤدي التأثير الخارجي طويل المدى إلى حقيقة أنها تتدفق ببساطة.

جربه في المنزل تجربة صغيرةباستخدام الراتنج. ضعه على سطح صلب وستلاحظ أنه يبدأ بالتدفق بسلاسة. هذا صحيح، إنه جوهر! السرعة تعتمد على قراءات درجة الحرارة. إذا كانت مرتفعة جدًا، فسيبدأ الراتينج في الانتشار بشكل أسرع بشكل ملحوظ.

ما الذي يميز هذه الهيئات أيضًا؟ يمكنهم اتخاذ أي شكل. إذا تم وضع مواد غير متبلورة على شكل جزيئات صغيرة في وعاء، على سبيل المثال، في إبريق، فإنها ستأخذ أيضًا شكل الوعاء. كما أنها متناحية الخواص، أي أنها تظهر نفس الخصائص الفيزيائية في جميع الاتجاهات.

الذوبان والانتقال إلى دول أخرى. المعدن والزجاج

الحالة غير المتبلورة للمادة لا تعني الحفاظ على أي درجة حرارة محددة. عند القيم المنخفضة تتجمد الأجسام، وعند القيم العالية تذوب. بالمناسبة، تعتمد درجة لزوجة هذه المواد أيضًا على هذا. تعمل درجة الحرارة المنخفضة على تعزيز انخفاض اللزوجة، ودرجة الحرارة المرتفعة، على العكس من ذلك، تزيدها.

بالنسبة للمواد غير المتبلورة، يمكن تمييز ميزة أخرى - الانتقال إلى الحالة البلورية، والعفوية. لماذا يحدث هذا؟ الطاقة الداخلية في الجسم البلوري أقل بكثير منها في الجسم غير المتبلور. يمكننا أن نلاحظ ذلك في مثال المنتجات الزجاجية - مع مرور الوقت، يصبح الزجاج غائما.

الزجاج المعدني - ما هو؟ يمكن إزالة المعدن من الشبكة البلورية أثناء الذوبان، أي أنه يمكن جعل المادة ذات البنية غير المتبلورة زجاجية. أثناء التصلب أثناء التبريد الاصطناعي، يتم تشكيل الشبكة البلورية مرة أخرى. يتمتع المعدن غير المتبلور بمقاومة مذهلة للتآكل. على سبيل المثال، لن يحتاج جسم السيارة المصنوع منه إلى طلاءات مختلفة، لأنه لن يكون عرضة للتدمير التلقائي. المادة غير المتبلورة هي الجسم التركيب الذريالذي يتمتع بقوة غير مسبوقة، مما يعني أنه يمكن استخدام المعدن غير المتبلور في أي قطاع صناعي على الإطلاق.

التركيب البلوري للمواد

لكي يكون لديك فهم جيد لخصائص المعادن وتكون قادرًا على التعامل معها، يجب أن تكون لديك معرفة بها الهيكل البلوريمواد معينة. لم يكن من الممكن أن يتطور إنتاج المنتجات المعدنية ومجال علم المعادن كثيرًا إذا لم يكن لدى الناس معرفة معينة حول التغيرات في بنية السبائك والتقنيات التكنولوجية والخصائص التشغيلية.

أربع حالات المادة

ومن المعروف أن هناك أربعة حالة التجميع: الصلبة، السائلة، الغازية، البلازما. يمكن أيضًا أن تكون المواد الصلبة غير المتبلورة بلورية. مع هذا الهيكل، يمكن ملاحظة الدورية المكانية في ترتيب الجزيئات. يمكن لهذه الجزيئات الموجودة في البلورات أن تؤدي وظيفتها الحركة الدورية. في جميع الأجسام التي نلاحظها في حالة غازية أو الحالة السائلةيمكنك ملاحظة حركة الجزيئات على شكل اضطراب فوضوي. يمكن تسمية المواد الصلبة غير المتبلورة (على سبيل المثال، المعادن في حالة مكثفة: المطاط الصلب، والمنتجات الزجاجية، والراتنجات) بالسوائل المجمدة، لأنها عندما تغير شكلها، يمكنك ملاحظة ذلك ميزة مميزة، مثل اللزوجة.

الفرق بين الأجسام غير المتبلورة والغازات والسوائل

تعتبر مظاهر اللدونة والمرونة والتصلب أثناء التشوه من سمات العديد من الأجسام. المواد البلورية وغير المتبلورة في إلى حد كبيرلها هذه الخصائص، في حين أن السوائل والغازات لا تملك مثل هذه الخصائص. لكن يمكنك ملاحظة أنها تساهم في إحداث تغيير مرن في الحجم.

المواد البلورية وغير المتبلورة. الخصائص الميكانيكية والفيزيائية

ما هي المواد البلورية وغير المتبلورة؟ كما ذكرنا سابقًا، يمكن تسمية تلك الأجسام التي لها معامل لزوجة ضخم بأنها غير متبلورة، وسيولتها مستحيلة في درجات الحرارة العادية. و هنا حرارةعلى العكس من ذلك، يسمح لهم بأن يكونوا سائلين، مثل السائل.

تبدو المواد مختلفة تمامًا نوع بلوري. قد يكون لهذه المواد الصلبة نقطة انصهار خاصة بها، اعتمادًا على درجة انصهارها ضغط خارجي. يمكن الحصول على البلورات إذا تم تبريد السائل. إذا لم تتخذ إجراءات معينة، ستلاحظ أنه في الحالة السائلة، مراكز مختلفةبلورة. وفي المنطقة المحيطة بهذه المراكز يحدث التكوين صلب. وتبدأ البلورات الصغيرة جدًا بالاتصال مع بعضها البعض بترتيب عشوائي، ويتم الحصول على ما يسمى بالبلورات المتعددة. مثل هذا الجسم متناحي الخواص.

خصائص المواد

ما الذي يحدد المادية و الخصائص الميكانيكيةالهاتف؟ مهميملك الروابط الذرية، وكذلك النوع الهيكل البلوري. بلورات النوع الأيونيوتتميز بالروابط الأيونية، مما يعني الانتقال السلس من ذرة إلى أخرى. في هذه الحالة، يحدث تكوين جزيئات موجبة وسالبة الشحنة. الرابطة الأيونيةيمكننا المشاهدة مثال بسيط- هذه الخصائص مميزة للأكاسيد والأملاح المختلفة. ميزة أخرى للبلورات الأيونية هي الموصلية الحرارية المنخفضة، ولكن أدائها يمكن أن يزيد بشكل ملحوظ عند تسخينها. في عقد الشبكة البلورية يمكنك رؤية جزيئات مختلفة تتميز بروابط ذرية قوية.

العديد من المعادن التي نجدها في الطبيعة لها بنية بلورية. والحالة غير المتبلورة للمادة موجودة أيضًا في الطبيعة شكل نقي. فقط في هذه الحالة يكون الجسم شيئًا عديم الشكل، لكن البلورات يمكن أن تأخذ شكل متعددات السطوح الجميلة ذات الحواف المسطحة، وتشكل أيضًا أجسامًا صلبة جديدة ذات جمال ونقاء مذهل.

ما هي البلورات؟ هيكل غير متبلور بلوري

شكل هذه الأجسام ثابت بالنسبة لمركب معين. على سبيل المثال، يبدو البريل دائمًا مثل المنشور السداسي. جرب تجربة صغيرة. خذ بلورة صغيرة ملح الطعامشكل مكعب (كرة) وضعها في محلول خاص مشبع قدر الإمكان بنفس ملح الطعام. بمرور الوقت، ستلاحظ أن هذا الجسم ظل دون تغيير - فقد اكتسب مرة أخرى شكل مكعب أو كرة، وهو ما يميز بلورات ملح الطعام.

3.- البولي فينيل كلورايد أو النوافذ البلاستيكية المعروفة. إنه مقاوم للحرائق، حيث يعتبر مثبطًا للهب، وله قوة ميكانيكية متزايدة وخصائص عزل كهربائي.

4. مادة البولي أميد مادة ذات قوة عالية جدًا ومقاومة للتآكل. يتميز بخصائص عازلة عالية.

5. زجاج شبكي، أو بولي ميثيل ميثاكريلات. يمكننا استخدامه في مجال الهندسة الكهربائية أو استخدامه كمادة للهياكل.

6. البلاستيك الفلوري، أو متعدد رباعي فلورو إيثيلين، هو مادة عازلة معروفة ولا تظهر خصائص الذوبان في المذيبات ذات الأصل العضوي. نطاق درجة حرارة واسعة وجيدة خصائص عازلةالسماح باستخدامها كمواد كارهة للماء أو مضادة للاحتكاك.

7. البوليسترين. هذه المادة لا تتأثر بالأحماض. يمكن اعتباره، مثل البلاستيك الفلوري والبولي أميد، مادة عازلة. دائم للغاية فيما يتعلق تأثير ميكانيكي. يستخدم البوليسترين في كل مكان. على سبيل المثال، أثبتت نفسها كمادة عازلة هيكلية وكهربائية. يستخدم في الهندسة الكهربائية والراديو.

8. ربما يكون البوليمر الأكثر شهرة بالنسبة لنا هو البولي إيثيلين. المادة مقاومة للتأثير بيئة عدوانية، فهو لا يسمح بمرور الرطوبة على الإطلاق. إذا كانت العبوة مصنوعة من مادة البولي إيثيلين، فلا داعي للخوف من أن تفسد المحتويات عند تعرضها للأمطار الغزيرة. البولي ايثيلين هو أيضا عازل. تطبيقه واسع النطاق. يتم تصنيع هياكل الأنابيب والمنتجات الكهربائية المختلفة والأغشية العازلة وأغلفة كابلات الهاتف والكابلات منها. خطوط الكهرباءوقطع غيار الراديو وغيرها من المعدات.

9. كلوريد البوليفينيل مادة عالية البوليمر. إنه اصطناعي ولدن بالحرارة. لها بنية جزيئية غير متماثلة. إنه منيع تقريبًا للماء ويتم تصنيعه عن طريق الضغط والختم والقولبة. غالبًا ما يستخدم كلوريد البولي فينيل في الصناعة الكهربائية. بناء عليه، خراطيم وخراطيم العزل الحراري المختلفة الحماية الكيميائيةوبنوك البطاريات والأكمام والحشايا العازلة والأسلاك والكابلات. يعد PVC أيضًا بديلاً ممتازًا للرصاص الضار. لا يمكن استخدامه كدائرة عالية التردد على شكل عازل. وكل ذلك لأنه في هذه الحالة ستكون خسائر العزل الكهربائي عالية. لديه الموصلية العالية.

وتنقسم المواد الصلبة إلى غير متبلورة وبلورية، اعتمادا على التركيب الجزيئيوالخصائص الفيزيائية.

على عكس البلورات، فإن جزيئات وذرات المواد الصلبة غير المتبلورة لا تشكل شبكة، وتتقلب المسافة بينها ضمن نطاق معين من المسافات المحتملة. بمعنى آخر، في البلورات، يتم ترتيب الذرات أو الجزيئات بشكل متبادل بحيث يمكن تكرار البنية المتكونة في كامل حجم الجسم، وهو ما يسمى الترتيب بعيد المدى. في حالة الأجسام غير المتبلورة، يتم الحفاظ على بنية الجزيئات فقط بالنسبة لكل جزيء من هذا القبيل، ويلاحظ نمط في توزيع الجزيئات المجاورة فقط - ترتيب قصير المدى. مثال جيدالواردة أدناه.

تشمل الأجسام غير المتبلورة الزجاج والمواد الأخرى في الحالة الزجاجية، والصنوبري، والراتنجات، والعنبر، وشمع الختم، والقار، والشمع، وكذلك المواد العضوية: المطاط، والجلود، والسليلوز، والبولي إيثيلين، إلخ.

خصائص الأجسام غير المتبلورة

الخصائص الهيكلية للمواد الصلبة غير المتبلورة تمنحها خصائص فردية:

1. تعد السيولة التي يتم التعبير عنها بشكل ضعيف واحدة من أكثرها خصائص معروفةمثل هذه الهيئات. ومن الأمثلة على ذلك قطرات الزجاج، والتي لفترة طويلةيقف في إطار النافذة.
2. ليس لدى المواد الصلبة غير المتبلورة نقطة انصهار محددة، حيث أن الانتقال إلى الحالة السائلة أثناء التسخين يحدث تدريجيا، من خلال تليين الجسم. ولهذا السبب، يتم تطبيق ما يسمى بنطاق درجة حرارة التليين على هذه الأجسام.

1. نظرًا لبنيتها، فإن هذه الأجسام متناحية الخواص، أي أن خصائصها الفيزيائية لا تعتمد على اختيار الاتجاه.
2. المادة في حالة غير متبلورة لديها أكبر الطاقة الداخلية، مما كانت عليه في البلورية. لهذا السبب، فإن الأجسام غير المتبلورة قادرة على التحول بشكل مستقل إلى حالة بلورية. هذه الظاهرةيمكن ملاحظتها نتيجة تحول الزجاج إلى غائم مع مرور الوقت.

الحالة الزجاجية

في الطبيعة، هناك سوائل يكاد يكون من المستحيل تحويلها إلى حالة بلورية عن طريق التبريد، لأن تعقيد جزيئات هذه المواد لا يسمح لها بتشكيل شبكة بلورية عادية. وتشمل هذه السوائل جزيئات بعض البوليمرات العضوية.

ومع ذلك، بمساعدة عميقة و تبريد سريعيمكن لأي مادة تقريبًا أن تتحول إلى حالة زجاجية. هذه حالة غير متبلورة لا تحتوي على شبكة بلورية واضحة، ولكن يمكن أن تتبلور جزئيًا على نطاق مجموعات صغيرة. حالة المادة هذه غير مستقرة، أي أنها تستمر في ظل ظروف ديناميكية حرارية معينة مطلوبة.

باستخدام تقنية التبريد بسرعة معينة، لن يكون للمادة وقت للتبلور وسيتم تحويلها إلى زجاج. أي أنه كلما ارتفع معدل تبريد المادة، قل احتمال تبلورها. على سبيل المثال، لإنتاج زجاج معدني، سيتطلب معدل تبريد يتراوح بين 100000 - 1000000 كلفن في الثانية.

توجد المادة في الطبيعة في حالة زجاجية وتنشأ من الصهارة البركانية السائلة التي تتفاعل معها ماء باردأو الهواء، يبرد بسرعة. في في هذه الحالةوتسمى المادة الزجاج البركاني. يمكنك أيضًا ملاحظة الزجاج المتشكل نتيجة ذوبان النيزك المتساقط الذي يتفاعل مع الغلاف الجوي - زجاج النيزك أو المولدافيت.

جنبا إلى جنب مع المواد الصلبة البلورية، هناك مواد صلبة غير متبلورة. الأجسام غير المتبلورة، على عكس البلورات، ليس لديها ترتيب صارم في ترتيب الذرات. فقط الذرات الأقرب - الجيران - مرتبة بطريقة ما. لكن

لا يوجد تكرار صارم في جميع الاتجاهات لنفس العنصر الهيكلي، وهو ما يميز البلورات، في الأجسام غير المتبلورة.

في كثير من الأحيان يمكن العثور على نفس المادة في كل من الحالات البلورية وغير المتبلورة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون الكوارتز في شكل بلوري أو غير متبلور (السيليكا). يمكن تمثيل الشكل البلوري للكوارتز بشكل تخطيطي على شكل شبكة من الأشكال السداسية المنتظمة (الشكل 77، أ). يتمتع الهيكل غير المتبلور للكوارتز أيضًا بمظهر شبكي، ولكنه ذو شكل غير منتظم. جنبا إلى جنب مع السداسي، فإنه يحتوي على الخماسيات والسباعيات (الشكل 77، ب).

خصائص الأجسام غير المتبلورة.جميع الأجسام غير المتبلورة متناحية الخواص: خصائصها الفيزيائية هي نفسها في جميع الاتجاهات. تشمل الأجسام غير المتبلورة الزجاج والعديد من المواد البلاستيكية والراتنج والصنوبري وحلوى السكر وما إلى ذلك.

تحت التأثيرات الخارجية، تظهر الأجسام غير المتبلورة خصائص مرنة، مثل المواد الصلبة، وسيولة، مثل السوائل. في حالة التأثيرات (التأثيرات) قصيرة المدى، فإنها تتصرف كجسم صلب، ومع تأثير قوي، تتكسر إلى أجزاء. ولكن مع التعرض الطويل جدًا، تتدفق الأجسام غير المتبلورة. على سبيل المثال، قطعة من الراتنج تنتشر تدريجيا على سطح صلب. إن ذرات أو جزيئات الأجسام غير المتبلورة، مثل جزيئات السائل، لها زمن "حياة مستقرة" معين، وهو زمن التذبذبات حول موضع التوازن. ولكن على عكس السوائل، هذه المرة طويلة جدًا. وفي هذا الصدد، تكون الأجسام غير المتبلورة قريبة من الأجسام البلورية، حيث نادرًا ما تحدث قفزات الذرات من موضع توازن إلى آخر.

في درجات الحرارة المنخفضة، تشبه الأجسام غير المتبلورة المواد الصلبة في خصائصها. ليس لها أي سيولة تقريبًا، ولكن مع ارتفاع درجة الحرارة فإنها تلين تدريجيًا وتصبح خصائصها أقرب فأقرب إلى خصائص السوائل. يحدث هذا لأنه مع زيادة درجة الحرارة، تصبح قفزات الذرات من موضع واحد أكثر تكرارًا تدريجيًا.

التوازن إلى آخر. لا توجد نقطة انصهار محددة للأجسام غير المتبلورة، على عكس الأجسام البلورية.

فيزياء الحالة الصلبة.يمكن تفسير جميع خصائص المواد الصلبة (البلورية وغير المتبلورة) على أساس معرفة تركيبها الذري الجزيئي وقوانين حركة الجزيئات والذرات والأيونات والإلكترونات التي تشكل المواد الصلبة. يتم دمج دراسات خصائص المواد الصلبة في مساحة كبيرةالفيزياء الحديثة - فيزياء الحالة الصلبة. يتم تحفيز تطوير فيزياء الحالة الصلبة بشكل أساسي من خلال احتياجات التكنولوجيا. يعمل ما يقرب من نصف علماء الفيزياء في العالم في مجال فيزياء الحالة الصلبة. وبطبيعة الحال، فإن الإنجازات في هذا المجال لا يمكن تصورها بدونها معرفة عميقةجميع فروع الفيزياء الأخرى.

1. كيف تختلف؟ الأجسام البلوريةمن غير متبلور؟ 2. ما هو تباين الخواص؟ 3. أعط أمثلة على الأجسام الأحادية والمتعددة البلورات وغير المتبلورة. 4. كيف تختلف خلع الحافة عن خلع المسمار؟

على عكس المواد الصلبة البلورية، لا يوجد ترتيب صارم في ترتيب الجزيئات في المادة الصلبة غير المتبلورة.

على الرغم من أن المواد الصلبة غير المتبلورة قادرة على الحفاظ على شكلها، شعرية الكريستالليس لديهم. يتم ملاحظة نمط معين فقط للجزيئات والذرات الموجودة في المنطقة المجاورة. يسمى هذا الطلب أمر وثيق . ولا يتكرر في كل الاتجاهات ولا يتم تخزينه فيه مسافات طويلة، مثل الأجسام البلورية.

ومن أمثلة الأجسام غير المتبلورة الزجاج، والعنبر، والراتنجات الاصطناعية، والشمع، والبارافين، والبلاستيسين، وما إلى ذلك.

ملامح الهيئات غير المتبلورة

تهتز الذرات الموجودة في الأجسام غير المتبلورة حول نقاط تقع بشكل عشوائي. ولذلك فإن بنية هذه الأجسام تشبه بنية السوائل. لكن الجزيئات الموجودة فيها أقل قدرة على الحركة. الوقت الذي تتأرجح فيه حول موضع التوازن أطول منه في السوائل. تحدث أيضًا قفزات الذرات إلى موضع آخر بشكل أقل تكرارًا.

كيف تتصرف المواد الصلبة البلورية عند تسخينها؟ يبدأون في الذوبان عند حد معين نقطة الانصهار. ولبعض الوقت يكونان في حالة صلبة وسائلة في نفس الوقت حتى تذوب المادة بأكملها.

في أجسام غير متبلورة درجة حرارة معينةلا ذوبان . عند تسخينها، فإنها لا تذوب، ولكنها تنضج تدريجيا.

ضع قطعة من البلاستيسين بالقرب من جهاز التدفئة. بعد مرور بعض الوقت سوف تصبح ناعمة. وهذا لا يحدث على الفور، ولكن على مدى فترة زمنية معينة.

وبما أن خصائص الأجسام غير المتبلورة تشبه خصائص السوائل، فهي تعتبر سوائل فائقة التبريد ذات لزوجة عالية جدًا (السوائل المجمدة). في الظروف العاديةلا يمكنهم التسرب. ولكن عند تسخينها، تحدث قفزات الذرات فيها في كثير من الأحيان، وتنخفض اللزوجة، وتلين الأجسام غير المتبلورة تدريجياً. كلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفضت اللزوجة، وتدريجيا يصبح الجسم غير المتبلور سائلا.

الزجاج العادي هو جسم صلب غير متبلور. يتم الحصول عليه عن طريق إذابة أكسيد السيليكون والصودا والجير. وبتسخين الخليط إلى 1400 درجة مئوية، يتم الحصول على كتلة زجاجية سائلة. عند التبريد الزجاج السائللا يتصلب كالأجسام البلورية، بل يبقى سائلاً، تزداد لزوجته وتقل سيولته. في الظروف العادية، يبدو لنا كجسم صلب. لكنه في الواقع سائل يتمتع بلزوجة وسيولة هائلتين، ومنخفضة جدًا لدرجة أنه بالكاد يمكن تمييزه بواسطة أكثر الأدوات حساسية.

الحالة غير المتبلورة للمادة غير مستقرة. مع مرور الوقت من حالة غير متبلورةيتحول تدريجيا إلى بلورية. هذه العملية في مواد مختلفةيمر مع بسرعات مختلفة. نرى قصب الحلوى مغطى ببلورات السكر. وهذا لا يستغرق الكثير من الوقت.

ولكي تتشكل البلورات في الزجاج العادي، يجب أن يمر الكثير من الوقت. أثناء التبلور، يفقد الزجاج قوته، وشفافيته، ويصبح غائما، ويصبح هشا.

نظائر الأجسام غير المتبلورة

في البلورية المواد الصلبةالخصائص الفيزيائية تختلف في اتجاهات مختلفة. لكن في الأجسام غير المتبلورة فهي متماثلة في كل الاتجاهات. وتسمى هذه الظاهرة النظائر .

الجسم غير المتبلور يوصل الكهرباء والحرارة بالتساوي في جميع الاتجاهات ويكسر الضوء بالتساوي. ينتقل الصوت أيضًا بشكل متساوٍ في الأجسام غير المتبلورة في جميع الاتجاهات.

يتم استخدام خصائص المواد غير المتبلورة في التقنيات الحديثة. مصلحة خاصةتسبب السبائك المعدنية التي ليس لها بنية بلورية وتنتمي إلى مواد صلبة غير متبلورة. يطلق عليهم نظارات معدنية . وتختلف خصائصها الفيزيائية والميكانيكية والكهربائية وغيرها عن خصائص المعادن العادية نحو الأفضل.

وهكذا، يستخدمون في الطب سبائك غير متبلورة تتجاوز قوتها قوة التيتانيوم. يتم استخدامها لصنع مسامير أو صفائح تربط العظام المكسورة. على عكس مثبتات التيتانيوم، تتفكك هذه المادة تدريجيًا ويتم استبدالها بمرور الوقت بمادة عظمية.

تُستخدم السبائك عالية القوة في تصنيع أدوات القطع المعدنية والتجهيزات والينابيع وأجزاء الآليات.

تم تطوير سبيكة غير متبلورة ذات نفاذية مغناطيسية عالية في اليابان. باستخدامه في قلوب المحولات بدلاً من صفائح فولاذ المحولات، يمكن تقليل خسائر التيار الدوامي بمقدار 20 مرة.

المعادن غير المتبلورة لها خصائص فريدة من نوعها. يطلق عليهم مادة المستقبل.