خصائص الأجسام في حالة غير متبلورة. "أجسام غير متبلورة

جنبا إلى جنب مع المواد الصلبة البلورية، هناك مواد صلبة غير متبلورة. ش أجسام غير متبلورةعلى عكس البلورات، لا يوجد ترتيب صارم في ترتيب الذرات. يتم ترتيب الذرات الأقرب فقط - الجيران - بترتيب 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 السداسيات العادية(الشكل 77، أ). الهيكل غير المتبلور للكوارتز له أيضًا شكل شبكي، ولكن ذو شكل غير منتظم. جنبا إلى جنب مع السداسيات هناك الخماسيات والسباعيات (الشكل 77، ب).

خصائص الأجسام غير المتبلورة.جميع الأجسام غير المتبلورة متناحية: هم الخصائص الفيزيائيةنفس الشيء في كل الاتجاهات. تشمل الأجسام غير المتبلورة الزجاج والعديد من المواد البلاستيكية والراتنج والصنوبري وحلوى السكر وما إلى ذلك.

في تأثيرات خارجيةتتميز الأجسام غير المتبلورة بخصائص مرنة، مثل المواد الصلبة، وسيولة، مثل السوائل. في حالة التأثيرات (التأثيرات) قصيرة المدى، فإنها تتصرف كجسم صلب، ومع تأثير قوي، تتكسر إلى أجزاء. ولكن في جدا التعرض لفترات طويلةتتدفق الأجسام غير المتبلورة. على سبيل المثال، قطعة من الراتنج تنتشر تدريجيا على سطح صلب. ذرات أو جزيئات الأجسام غير المتبلورة، مثل الجزيئات السائلة، لها وقت محدد"الحياة المستقرة" هي وقت التذبذبات حول وضع 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 المنخفضةالأجسام غير المتبلورة تشبه المواد الصلبة في خصائصها. ليس لديها أي سيولة تقريبًا، ولكن مع ارتفاع درجة الحرارة فإنها تصبح أكثر ليونة تدريجيًا وتصبح خصائصها قريبة أكثر فأكثر من خصائص السوائل. يحدث هذا لأنه مع زيادة درجة الحرارة، تصبح قفزات الذرات من موضع واحد أكثر تكرارًا تدريجيًا.

التوازن إلى آخر. لا درجة حرارة معينةالأجسام غير المتبلورة، على عكس الأجسام البلورية، لا تذوب.

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 كبيرة الفيزياء 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 البلورية عن الأجسام غير المتبلورة؟ 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 طويلةيحب 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.

المواد الصلبة غير المتبلورة ليس لها نقطة انصهار محددة . عند تسخينها، فإنها لا تذوب، ولكنها تنضج تدريجيا.

ضع قطعة من البلاستيسين بالقرب من جهاز التسخين. 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 التدفق. 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. ولكنه في الواقع سائل يتمتع بلزوجة وسيولة هائلتين، وهو صغير جدًا لدرجة أنه بالكاد يمكن تمييزه بواسطة أكثر الأدوات حساسية.

الحالة غير المتبلورة للمادة غير مستقرة. وبمرور الوقت، يتحول تدريجياً من الحالة غير المتبلورة إلى الحالة البلورية. 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 المواد الصلبة البلورية، تختلف الخصائص الفيزيائية 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 خواصها 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 قلب 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.

« الفيزياء - الصف العاشر"

بالإضافة إلى المواد الصلبة التي تحتوي على الهيكل البلوري، والذي يتميز بترتيب صارمفي ترتيب الذرات، توجد المواد الصلبة غير المتبلورة.

الأجسام غير المتبلورة ليس لها ترتيب صارم في 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.

البحث النظرييؤدي إلى إنتاج مواد صلبة ذات خصائص غير عادية على الإطلاق. سيكون من المستحيل الحصول على مثل هذه الجثث عن طريق التجربة والخطأ. إنشاء الترانزستورات والتي سيتم مناقشتها لاحقًا - 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 لفيزياء الحالة الصلبة الحديثة.

وزارة التربية والتعليم

الفيزياء الصف الثامن

تقرير عن الموضوع:

"أجسام غير متبلورة. ذوبان الأجسام غير المتبلورة."

طالب الصف الثامن:

2009

أجسام غير متبلورة.

دعونا نقوم بالتجربة. سنحتاج إلى قطعة من البلاستيسين وشمعة ستيارين ومدفأة كهربائية. دعونا نضع البلاستيسين والشمعة مسافات متساويةمن الموقد. بعد مرور بعض الوقت، يذوب جزء من الستيارين (يصبح سائلاً)، ويبقى الجزء الآخر على شكل قطعة صلبة. خلال نفس الوقت، سوف يخفف البلاستيسين قليلا فقط. بعد مرور بعض الوقت، سوف يذوب كل الستيارين، وسوف "يتآكل" البلاستيسين تدريجيًا على طول سطح الطاولة، ويصبح أكثر ليونة.

لذلك، هناك أجسام لا تلين عند الذوبان، بل من الحالة الصلبةيتحول على الفور إلى سائل. أثناء ذوبان هذه الهيئات، من الممكن دائما فصل السائل عن الجزء غير المذاب (الصلب) من الجسم. هذه الهيئات بلوري.هناك أيضًا مواد صلبة تلين تدريجيًا عند تسخينها وتصبح سائلة أكثر فأكثر. بالنسبة لمثل هذه الأجسام، من المستحيل الإشارة إلى درجة الحرارة التي تتحول فيها إلى سائل (تذوب). تسمى هذه الهيئات عديم الشكل.

لنقم بالتجربة التالية. قم برمي قطعة من الراتنج أو الشمع في قمع زجاجي واتركها في غرفة دافئة. بعد حوالي شهر، سيتبين أن الشمع قد اتخذ شكل قمع، بل وبدأ يتدفق منه على شكل "تيار" (الشكل 1). على عكس البلورات، التي تحتفظ بها إلى الأبد تقريبًا النموذج الخاصتظهر الأجسام غير المتبلورة سيولة حتى في درجات الحرارة المنخفضة. ولذلك، يمكن اعتبارها سوائل سميكة ولزجة للغاية.

هيكل الهيئات غير المتبلورة.البحث باستخدام المجهر الإلكتروني، وكذلك استخدام الأشعة السينيةتشير إلى أنه في الأجسام غير المتبلورة لا يوجد ترتيب صارم في ترتيب جزيئاتها. ألقِ نظرة، الشكل 2 يوضح ترتيب الجزيئات في الكوارتز البلوري، والشكل الموجود على اليمين يوضح ترتيب الجزيئات في الكوارتز غير المتبلور. تتكون هذه المواد من نفس الجزيئات - جزيئات أكسيد السيليكون SiO 2.

يتم الحصول على الحالة البلورية للكوارتز إذا تم تبريد الكوارتز المنصهر ببطء. إذا كان تبريد الذوبان سريعًا، فلن يكون لدى الجزيئات الوقت الكافي "للاصطفاف" في صفوف منظمة، وستكون النتيجة كوارتز غير متبلور.

تتأرجح جزيئات الأجسام غير المتبلورة بشكل مستمر وعشوائي. يمكنهم القفز من مكان إلى آخر أكثر من الجزيئات البلورية. ومما يسهل ذلك أيضًا حقيقة أن جزيئات الأجسام غير المتبلورة تقع بكثافة غير متساوية: توجد فراغات بينها.

تبلور الأجسام غير المتبلورة.مع مرور الوقت (عدة أشهر، سنوات) مواد غير متبلورةتتحول تلقائيا إلى حالة بلورية. على سبيل المثال، الحلوى السكرية أو العسل الطازج المتروك بمفرده في مكان دافئ سيصبح معتمًا بعد بضعة أشهر. يقولون أن العسل والحلوى "مسكرة". من خلال كسر قصب الحلوى أو تناول العسل بملعقة، سنرى بالفعل بلورات السكر التي تشكلت.

يشير التبلور التلقائي للأجسام غير المتبلورة إلى أن الحالة البلورية للمادة أكثر استقرارًا من الحالة غير المتبلورة. تشرح النظرية بين الجزيئات الأمر بهذه الطريقة. تتسبب قوى الجذب والتنافر بين الجزيئات في قفز جزيئات الجسم غير المتبلور بشكل تفضيلي إلى حيث توجد فراغات. ونتيجة لذلك، يظهر ترتيب أكثر تنظيمًا للجسيمات من ذي قبل، أي يتم تشكيل الكريستالات المتعددة.

ذوبان الأجسام غير المتبلورة.

مع زيادة درجة الحرارة، تزداد طاقة الحركة الاهتزازية للذرات جسم صلبيزداد، وأخيرًا، تأتي اللحظة التي تبدأ فيها الروابط بين الذرات في الانهيار. وفي هذه الحالة تتحول المادة الصلبة إلى الحالة السائلة. ويسمى هذا التحول ذوبان.عند ضغط ثابت، يحدث الانصهار عند درجة حرارة محددة بدقة.

تسمى كمية الحرارة اللازمة لتحويل وحدة كتلة المادة إلى سائل عند نقطة انصهارها حرارة نوعيةذوبان λ .

لإذابة مادة ذات كتلة م من الضروري إنفاق كمية من الحرارة تساوي:

س =  م .

تختلف عملية ذوبان الأجسام غير المتبلورة عن ذوبان الأجسام البلورية. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تلين الأجسام غير المتبلورة تدريجياً وتصبح لزجة حتى تتحول إلى سائل. الأجسام غير المتبلورة، على عكس البلورات، ليس لها نقطة انصهار محددة. تتغير درجة حرارة الأجسام غير المتبلورة بشكل مستمر. يحدث هذا لأنه في غير متبلور المواد الصلبةكما هو الحال في السوائل، يمكن للجزيئات أن تتحرك بالنسبة لبعضها البعض. وعند تسخينها تزداد سرعتها، وتزداد المسافة بينها. ونتيجة لذلك يصبح الجسم أكثر ليونة ونعومة حتى يتحول إلى سائل. عندما تتصلب الأجسام غير المتبلورة، تنخفض درجة حرارتها أيضًا بشكل مستمر.

وزارة التربية والتعليم

الفيزياء الصف الثامن

تقرير عن الموضوع:

"أجسام غير متبلورة. ذوبان الأجسام غير المتبلورة."

طالب الصف الثامن:

2009

أجسام غير متبلورة.

دعونا نقوم بالتجربة. سنحتاج إلى قطعة من البلاستيسين وشمعة ستيارين ومدفأة كهربائية. دعونا نضع البلاستيسين والشمعة على مسافة متساوية من المدفأة. بعد مرور بعض الوقت، يذوب جزء من الستيارين (يصبح سائلاً)، ويبقى الجزء الآخر على شكل قطعة صلبة. خلال نفس الوقت، سوف يخفف البلاستيسين قليلا فقط. بعد مرور بعض الوقت، سوف يذوب كل الستيارين، وسوف "يتآكل" البلاستيسين تدريجيًا على طول سطح الطاولة، ويصبح أكثر ليونة.

ولذلك فإن هناك أجساماً لا تلين عند الذوبان، بل تتحول من الحالة الصلبة فوراً إلى الحالة السائلة. أثناء ذوبان هذه الهيئات، من الممكن دائما فصل السائل عن الجزء غير المنصهر (الصلب) من الجسم. هذه الهيئات بلوري.هناك أيضًا مواد صلبة تلين تدريجيًا عند تسخينها وتصبح سائلة أكثر فأكثر. بالنسبة لمثل هذه الأجسام، من المستحيل الإشارة إلى درجة الحرارة التي تتحول فيها إلى سائل (تذوب). تسمى هذه الهيئات عديم الشكل.

لنقم بالتجربة التالية. قم برمي قطعة من الراتنج أو الشمع في قمع زجاجي واتركها في غرفة دافئة. بعد حوالي شهر، سيتبين أن الشمع قد اتخذ شكل قمع، بل وبدأ يتدفق منه على شكل "تيار" (الشكل 1). وعلى النقيض من البلورات، التي تحتفظ بشكلها الخاص إلى الأبد تقريبًا، فإن الأجسام غير المتبلورة تظهر سيولة حتى في درجات الحرارة المنخفضة. ولذلك، يمكن اعتبارها سوائل سميكة ولزجة للغاية.

هيكل الهيئات غير المتبلورة.تشير الدراسات باستخدام المجهر الإلكتروني، وكذلك استخدام الأشعة السينية، إلى أنه في الأجسام غير المتبلورة لا يوجد ترتيب صارم في ترتيب جزيئاتها. ألقِ نظرة، الشكل 2 يوضح ترتيب الجزيئات في الكوارتز البلوري، والشكل الموجود على اليمين يوضح ترتيب الجزيئات في الكوارتز غير المتبلور. تتكون هذه المواد من نفس الجزيئات - جزيئات أكسيد السيليكون SiO 2.

تبلور الأجسام غير المتبلورة.مع مرور الوقت (عدة أشهر، سنوات)، تتحول المواد غير المتبلورة تلقائيا إلى حالة بلورية. على سبيل المثال، الحلوى السكرية أو العسل الطازج المتروك بمفرده في مكان دافئ سيصبح معتمًا بعد بضعة أشهر. يقولون أن العسل والحلوى "مسكرة". من خلال كسر قصب الحلوى أو تناول العسل بملعقة، سنرى بالفعل بلورات السكر التي تشكلت.

ذوبان الأجسام غير المتبلورة.

مع ارتفاع درجة الحرارة، الطاقة حركة متذبذبةمن الذرات في الزيادات الصلبة، وأخيرا، تأتي لحظة عندما تبدأ الروابط بين الذرات في الانهيار. في هذه الحالة، يدخل الجسم الصلب الحالة السائلة. ويسمى هذا التحول ذوبان.عند ضغط ثابت، يحدث الانصهار عند درجة حرارة محددة بدقة.

تسمى كمية الحرارة اللازمة لتحويل وحدة كتلة المادة إلى سائل عند نقطة انصهارها بالحرارة النوعية للانصهار λ .

لإذابة مادة ذات كتلة م من الضروري إنفاق كمية من الحرارة تساوي:

س =  م .

تختلف عملية ذوبان الأجسام غير المتبلورة عن ذوبان الأجسام البلورية. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تلين الأجسام غير المتبلورة تدريجياً وتصبح لزجة حتى تتحول إلى سائل. الأجسام غير المتبلورة، على عكس البلورات، ليس لها نقطة انصهار محددة. تتغير درجة حرارة الأجسام غير المتبلورة بشكل مستمر. ويحدث هذا لأنه في المواد الصلبة غير المتبلورة، كما هو الحال في السوائل، يمكن للجزيئات أن تتحرك بالنسبة لبعضها البعض. وعند تسخينها تزداد سرعتها، وتزداد المسافة بينها. ونتيجة لذلك يصبح الجسم أكثر ليونة ونعومة حتى يتحول إلى سائل. عندما تتصلب الأجسام غير المتبلورة، تنخفض درجة حرارتها أيضًا بشكل مستمر.