Мораме да запомниме дека немаат сите тела што постојат на планетата Земја кристална структура. Исклучоците од правилото се нарекуваат „аморфни тела“. Како се разликуваат? Врз основа на преводот овој израз- аморфни - може да се претпостави дека таквите супстанции се разликуваат од другите по нивната форма или изглед. Станува збор за отсуство на т.н кристална решетка. Процесот на разделување што произведува рабови не се случува. Аморфните тела се одликуваат и по тоа што не зависат од животната средина, а нивните својства се константни. Таквите супстанции се нарекуваат изотропни.
Краток опис на аморфни тела
Од училишен курсФизичарите можат да запомнат дека аморфните супстанции имаат структура во која атомите во нив се распоредени во хаотичен редослед. Специфично местоможе да има само соседни структури каде што таквото уредување е принудно. Но, сепак, цртајќи аналогија со кристалите, аморфните тела немаат строг редослед на молекули и атоми (во физиката ова својство се нарекува „редослед на долг дострел“). Како резултат на истражувањето, беше откриено дека овие супстанции се слични во структурата на течностите.
Некои тела (на пример, можеме да земеме силициум диоксид, чија формула е SiO 2) можат истовремено да бидат во аморфна состојба и да имаат кристална структура. Кварцот во првата верзија има структура на неправилна решетка, во втората - правилен шестоаголник.
Имот бр.1
Како што споменавме погоре, аморфните тела немаат кристална решетка. Нивните атоми и молекули имаат краток редослед на поставување, кој ќе биде прв карактеристична карактеристикана овие супстанции.
Имот бр.2
Овие тела се лишени од флуидност. Со цел подобро да го објасниме второто својство на супстанциите, можеме да го направиме тоа користејќи го примерот на восокот. Не е тајна дека ако истурите вода во инка, таа едноставно ќе истури од неа. Истото ќе се случи и со сите други течни супстанции. А својства аморфни телаНе смеат да прават такви „трикови“. Ако восокот се стави во инка, најпрво ќе се рашири по површината и дури потоа ќе почне да истекува од неа. Ова се должи на фактот дека молекулите во супстанцијата скокаат од една рамнотежна позиција на сосема друга, без да имаат примарна локација.
Имот бр.3
Време е да се зборува за процесот на топење. Треба да се запомни дека аморфните супстанции немаат специфична температура на која започнува топењето. Како што се зголемува температурата, телото постепено станува помеко, а потоа се претвора во течност. Физичарите секогаш не се фокусираат на температурата на која овој процеспочна да се јавува, но во соодветниот температурен опсег на топење.
Имот бр.4
Веќе беше споменато погоре. Аморфните тела се изотропни. Односно, нивните својства во која било насока се непроменети, дури и ако условите за престој на места се различни.
Имот бр.5
Барем еднаш, секој човек забележал дека во одреден временски период стаклото почнало да се заматува. Ова својство на аморфните тела е поврзано со зголемена внатрешна енергија (неколку пати поголема од онаа на кристалите). Поради ова, овие супстанции лесно можат да преминат во кристална состојба.
Премин во кристална состојба
По одреден временски период, секое аморфно тело се трансформира во кристална состојба. Ова може да се забележи во вообичаен животлице. На пример, ако оставите бонбони или мед неколку месеци, може да забележите дека и двајцата ја изгубиле својата транспарентност. Просечниот човек ќе каже дека тие се едноставно обложени со шеќер. Навистина, ако го скршите телото, ќе забележите присуство на шеќерни кристали.
Значи, зборувајќи за ова, неопходно е да се разјасни дека спонтаната трансформација во друга состојба се должи на фактот дека аморфните супстанции се нестабилни. Споредувајќи ги со кристали, можете да разберете дека вторите се многу пати по „моќни“. Овој факт може да се објасни со помош на интермолекуларната теорија. Според него, молекулите постојано скокаат од едно место на друго, а со тоа ги пополнуваат празнините. Со текот на времето, се формира стабилна кристална решетка.
Топење на аморфни тела
Процесот на топење на аморфните тела е моментот кога со зголемување на температурата се уништуваат сите врски меѓу атомите. Ова е кога супстанцијата се претвора во течност. Ако условите на топење се такви што притисокот е ист во текот на целиот период, тогаш температурата исто така мора да се фиксира.
Течни кристали
Во природата, постојат тела кои имаат течна кристална структура. Како по правило, тие се вклучени во списокот на органски супстанции, а нивните молекули имаат облик на конец. Телата за кои ние зборуваме за, имаат својства на течности и кристали, имено флуидност и анизотропија.
Во такви супстанции, молекулите се наоѓаат паралелно едни со други, но меѓу нив нема фиксно растојание. Тие постојано се движат, но не се подготвени да ја променат ориентацијата, па постојано се во една позиција.
Аморфни метали
Попознати се аморфните метали на обичен човекнаречени метални очила.
Уште во 1940 година, научниците почнаа да зборуваат за постоењето на овие тела. Дури и тогаш стана познато дека металите специјално произведени со вакуумско таложење немаат кристални решетки. И само 20 години подоцна беше произведено првото стакло од овој тип. Посебно вниманиетоа не предизвика научници; и дури после уште 10 години за него почнаа да зборуваат американски и јапонски професионалци, а потоа и корејски и европски.
Аморфните метали се карактеризираат со вискозност, доста високо нивојачина и отпорност на корозија.
Терминот „аморфен“ е преведен од грчки буквално како „не форма“, „не форма“. Таквите супстанции немаат кристална структура; тие не подлежат на разделување за да формираат кристални лица. Како по правило, аморфното тело е изотропно, односно тоа физички својстване зависат од насоката на надворешното влијание.
Во одреден временски период (месеци, недели, денови), поединечните аморфни тела спонтано можат да се трансформираат во кристална состојба. На пример, можете да забележите како медот или шеќерните бонбони ја губат својата транспарентност по некое време. Во такви случаи, тие обично велат дека производите се „захаросани“. Во исто време, со собирање на захаросани мед со лажица или кршење бонбони, всушност можете да ги набљудувате формираните кристали на шеќер, кои претходно постоеле во аморфна форма.
Таквата спонтана кристализација на супстанции укажува различни степенистабилност на државите. Така, аморфното тело е помалку стабилно.
Цврстите материи се делат на аморфни и кристални, во зависност од нивната молекуларна структураи физички својства.
За разлика од кристалите, молекулите и атомите се аморфни цврсти материине формирајте решетка, а растојанието меѓу нив флуктуира во одреден опсег на можни растојанија. Со други зборови, во кристалите, атомите или молекулите меѓусебно се распоредени на таков начин што формираната структура може да се повтори низ целиот волумен на телото, што се нарекува ред со долг дострел. Во случај на аморфни тела, структурата на молекулите е зачувана само во однос на секоја таква молекула, се забележува шема во распределбата на само соседните молекули - редослед со краток опсег. Добар примерпретставени подолу.
Аморфните тела вклучуваат стакло и други материи во стаклена состојба, колофон, смоли, килибар, восок за запечатување, битумен, восок и органска материја: гума, кожа, целулоза, полиетилен итн.
Својства на аморфни тела
Структурните карактеристики на аморфните цврсти материи им даваат индивидуални својства:
- Слабо изразената флуидност е една од најпознатите познати својстватаквите тела. Пример би биле стаклените капења, кои за долго времестои во рамката на прозорецот.
- Аморфните цврсти материи немаат специфична точка на топење, бидејќи преминот во течна состојба за време на загревањето се случува постепено, преку омекнување на телото. Поради оваа причина, на таквите тела се применува таканаречениот температурен опсег на омекнување.
- Поради нивната структура, таквите тела се изотропни, односно нивните физички својства не зависат од изборот на насоката.
- Супстанција во аморфна состојба има поголема внатрешна енергија, отколку во кристален. Поради оваа причина, аморфните тела се способни самостојно да се трансформираат во кристална состојба. Овој феноменможе да се забележи како резултат на заматување на стаклото со текот на времето.
Стаклена состојба
Во природата, постојат течности кои практично е невозможно да се претворат во кристална состојба со ладење, бидејќи сложеноста на молекулите на овие супстанции не им дозволува да формираат редовна кристална решетка. Таквите течности вклучуваат молекули на некои органски полимери.
Меѓутоа, со помош на длабоки и брзо ладење, речиси секоја супстанција може да оди во стаклена состојба. Ова е она што е аморфна состојба, која нема јасна кристална решетка, но делумно може да се кристализира на скалата на мали кластери. Оваа состојба на материјата е метастабилна, односно опстојува под одредени потребни термодинамички услови.
Користејќи технологија за ладење со одредена брзина, супстанцијата нема да има време да се кристализира и ќе се претвори во стакло. Тоа е, колку е поголема стапката на ладење на материјалот, толку е помала веројатноста да се кристализира. На пример, за производство на метални очила, ќе биде потребна стапка на ладење од 100.000 - 1.000.000 Келвини во секунда.
Во природата, супстанцијата постои во стаклена состојба и произлегува од течна вулканска магма, која, во интеракција со ладна водаили воздух, брзо се лади. ВО во овој случајсупстанцијата се нарекува вулканско стакло. Можете исто така да го набљудувате стаклото формирано како резултат на топење на метеорит што паѓа во интеракција со атмосферата - метеоритско стакло или молдавит.
« Физика - 10 одделение“
Покрај цврстите материи кои имаат кристална структура, која се карактеризира со строг редослед во распоредот на атомите, постојат и аморфни цврсти материи.
Аморфните тела немаат строг редво распоредот на атомите. Само најблиските соседни атоми се распоредени по некој редослед. Но, не постои строга повторливост во сите правци на истиот структурен елемент, кој е карактеристичен за кристалите, во аморфните тела. Во однос на распоредот на атомите и нивното однесување, аморфните тела се слични на течностите. Често истата супстанција може да се најде и во кристална и во аморфна состојба.
Теоретско истражувањедоведуваат до производство на цврсти материи чии својства се сосема невообичаени. Би било невозможно да се добијат такви тела со обиди и грешки. Создавањето транзистори, за што ќе се дискутира подоцна, - светол примеркако разбирањето на структурата на цврстите материи доведе до револуција во целата радио технологија.
Добивањето материјали со наведени механички, магнетни, електрични и други својства е една од главните насоки модерна физикацврсто тело.
Не сите цврсти материи се кристали. Има многу аморфни тела.
Аморфните тела немаат строг редослед во распоредот на атомите. Само најблиските соседни атоми се наоѓаат по одреден редослед. Но, не постои строга насоченост во сите правци на истиот структурен елемент, што е карактеристично за кристалите во аморфните тела.
Често истата супстанција може да се најде и во кристална и во аморфна состојба. На пример, кварцот SiO2 може да биде или во кристална или во аморфна форма (силика). Кристалната форма на кварцот може шематски да се претстави како решетка од правилни шестоаголници. Аморфната структура на кварцот исто така има форма на решетка, но неправилна форма. Заедно со шестоаголници, содржи петаголници и седумаголници.
Во 1959 г англиски физичар D. Bernal спроведена интересни експерименти: Зеде многу мали топчиња од пластелин со иста големина, ги виткаше во прав со креда и ги притисна во голема топка. Како резултат на тоа, топчињата беа деформирани во полиедри. Се покажа дека во овој случај се формирале претежно пентагонални лица, а полиедрите имале во просек 13,3 лица. Значи, има некој ред аморфни материио, дефинитивно има.
Аморфните тела вклучуваат стакло, смола, колофон, шеќерни бонбони итн. За разлика од кристалните материи, аморфните материи се изотропни, односно нивните механички, оптички, електрични и други својства не зависат од насоката. Аморфните тела немаат фиксна точка на топење: топењето се јавува во одреден температурен опсег. Премин на аморфна супстанција од цврста состојбаво течност не е придружена со нагла промена на својствата. Физички моделаморфната состојба сè уште не е создадена.
Аморфните цврсти материи заземаат средна позиција помеѓу кристалните цврсти материи и течности. Нивните атоми или молекули се распоредени по релативен редослед. Разбирањето на структурата на цврстите материи (кристални и аморфни) ви овозможува да креирате материјали со посакуваните својства.
На надворешни влијанијааморфните тела покажуваат и еластични својства, како цврсти материи, и флуидност, како течности. Така, при краткотрајни удари (влијанија) тие се однесуваат како цврсти тела и под силен удар се распаѓаат на парчиња. Но во многу долготрајна изложеносттечат аморфни тела. Ајде да следиме парче смола што лежи на мазна површина. Постепено смолата се шири над неа, и колку е повисока температурата на смолата, толку побрзо се случува тоа.
Аморфни тела кај ниски температуринивните својства личат на цврсти материи. Тие речиси и да немаат флуидност, но како што температурата расте постепено омекнуваат и нивните својства стануваат сè поблиски до својствата на течностите. Ова се случува затоа што како што се зголемува температурата, скоковите на атомите од една во друга позиција постепено стануваат почести. Одредена температураАморфните тела, за разлика од кристалните, немаат тела.
При ладење течна супстанцијане секогаш се случува кристализација. под одредени услови, може да се формира нерамнотежна цврста аморфна (стаклена) состојба. Во стаклена состојба можат да бидат едноставни материи(јаглерод, фосфор, арсен, сулфур, селен), оксиди (на пример, бор, силициум, фосфор), халиди, халкогениди, многу органски полимери. Во оваа состојба, супстанцијата може да биде стабилна долго време, на пример , староста на некои вулкански чаши се пресметува со милиони години. Физички и Хемиски својствасупстанциите во стаклена аморфна состојба може значително да се разликуваат од својствата на кристалната супстанција. На пример, стаклениот германиум диоксид е хемиски поактивен од кристалниот. Разликите во својствата на течната и цврстата аморфна состојба се одредуваат според природата термичко движењечестички: во аморфна состојба, честичките се способни само за вибрации и ротациони движења, но не може да се движи низ супстанцијата.
Под влијание на механички оптоварувања или температурни промени, аморфните тела можат да кристализираат. Реактивностсупстанции во аморфна состојба е значително повисока отколку во кристална состојба. Главен знакаморфна (од грчкиот „аморфос“ - безоблична) состојба на материјата - отсуство на атомска или молекуларна решетка, односно тродимензионална периодичност на структурата карактеристична за кристалната состојба.
Постојат супстанции кои можат да постојат само во цврста форма во аморфна состојба. Ова се однесува на полимери со неправилна низа на единици.