АМОРФНЫЕ ТВЕРДЫЕ ТЕЛА: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

В аморфных твердых веществах являются те , без длительного диапазона упорядоченных структур. Они противоположны тому, что известно как кристаллическое твердое вещество. Его частицы соединяются беспорядочно, подобно частицам жидкостей, но с достаточной силой, чтобы слиться в твердую структуру.

Этот аморфный персонаж встречается чаще, чем вы думаете; Фактически это одно из возможных состояний, которые может принимать конденсированное вещество. Под этим подразумевается, что любое соединение, способное затвердевать и, следовательно, кристаллизоваться, также может беспорядочно агломерироваться, если экспериментальные условия позволяют это.

Сахарная вата - пример аморфного твердого вещества. Источник: Pixabay.

Сказанное выше обычно относится к чистым веществам, будь то элементы или соединения. Но это справедливо и для смесей. Многие твердые смеси являются аморфными, например сахарная вата, шоколад, майонез или картофельное пюре.

Тот факт, что твердое вещество является аморфным, не делает его менее ценным, чем кристаллическое. Структурный беспорядок иногда наделяет его уникальными свойствами, которые он не проявил бы в кристаллическом состоянии. Например, в фотогальванической промышленности аморфный кремний предпочтительнее кристаллического для некоторых небольших приложений.

Структура аморфных тел

Разница между кристаллической структурой и аморфной структурой. Источник: Габриэль Боливар.

Структура аморфного твердого тела нечеткая; в нем отсутствует периодичность или структурный узор. Изображение выше иллюстрирует этот момент. A соответствует кристаллическому твердому телу, а B представляет собой аморфное твердое вещество. Обратите внимание, что в B фиолетовые ромбы расположены произвольно, хотя и в A, и в B существуют взаимодействия одного типа.

Если вы также посмотрите на B, вы увидите, что есть пустые пробелы; то есть структура имеет дефекты или неровности. Следовательно, часть микроскопического или внутреннего беспорядка аморфного твердого тела происходит из-за того, что его частицы «расположены» таким образом, что полученная структура имеет множество недостатков.

Вначале объем был упомянут в степени упорядоченности аморфных твердых тел. В B есть только пара ромбов, которые кажутся аккуратно выровненными. Могут быть заказанные регионы; но только с близкого расстояния.

Тогда говорят, что аморфное твердое тело состоит из неизмеримых крошечных кристаллов различной структуры. Совокупность всех этих структур в конечном итоге становится лабиринтом и бессмысленным: глобальная структура становится аморфной, состоящей из бесконечных кристаллических блоков, разбросанных повсюду.

свойства

Свойства аморфного твердого вещества меняются в зависимости от природы составляющих его частиц. Однако можно упомянуть некоторые общие характеристики. Аморфные твердые тела могут быть стекловидными, если они имеют сходные черты с кристаллами; или студенистый, смолистый или пыльный.

Поскольку их структуры неупорядочены, они не дают надежных спектров дифракции рентгеновских лучей. Точно так же их точки плавления неточны, а охватывают диапазон значений.

Например, температура плавления аморфного твердого вещества может составлять от 20 до 60 ° C. Между тем кристаллические твердые вещества плавятся при определенной температуре или в узком диапазоне, если они содержат много примесей.

Другой характеристикой аморфных твердых тел является то, что при их разрушении или разрушении они образуют не геометрические фрагменты с плоскими гранями, а фрагменты неправильной формы с изогнутыми гранями. Когда они не стекловидные, они выглядят как пыльные и непрозрачные тела.

подготовка

Это понятие следует рассматривать не только как аморфное твердое тело, но и как «аморфное состояние». Все соединения (ионные, молекулярные, полимерные, металлические и т. Д.) Способны до определенного момента и, если позволяют экспериментальные условия, образовывать аморфные и некристаллические твердые тела.

Например, при органическом синтезе твердые соединения первоначально получают в виде порошкообразных масс. В нем настолько высокое содержание примесей, что они влияют на его молекулярный порядок в долгосрочной перспективе. Вот почему, когда продукт перекристаллизовывается снова и снова, твердое вещество становится все более и более кристаллическим; он теряет аморфный характер.

Однако это не означает, что аморфные твердые вещества обязательно являются нечистыми материалами; некоторые из них аморфны по своей химической природе.

Чистое вещество может затвердеть аморфно, если его жидкость резко охладить, так что его частицы не кристаллизуются, а вместо этого принимают стекловидную форму. Охлаждение происходит так быстро, что частицам не хватает времени для размещения кристаллических блоков, которые едва успевают «родиться».

Например, вода может существовать в стекловидном, аморфном состоянии, а не только в виде льда.

Примеры аморфных твердых тел

Минералы и пластмассы

Обсидиан - один из немногих известных аморфных минералов. Источник: Pixabay.

Практически любой кристаллический материал может принимать аморфную форму (и наоборот). Это происходит с некоторыми минералами, которые по геохимическим причинам не могут формально установить свои обычные кристаллы. Другие же образуют не кристаллы, а стекло; так обстоит дело с обсидианом.

С другой стороны, полимеры имеют тенденцию к аморфному затвердеванию, поскольку их молекулы слишком велики, чтобы образовывать упорядоченную структуру. Здесь на помощь приходят смолы, каучуки, пенополистирол (аниме), пластмассы, тефлон, бакелит и другие.

Биологическая ткань

Биологические твердые вещества в основном аморфны, например ткани органов, кожа, волосы, роговица и т. Д. Точно так же жир и белки образуют аморфные массы; Однако при правильном приготовлении они могут кристаллизоваться (кристаллы ДНК, белки, жиры).

Очки

Стекло, аморфное твердое тело

Хотя его оставили почти последним, наиболее характерным аморфным твердым веществом на сегодняшний день является само стекло. Его состав практически такой же, как у кварца: SiO ₂ . И кристалл кварца, и стекло представляют собой трехмерные ковалентные сети; только то, что стеклянная решетка беспорядочная, с связями Si-O разной длины.

Образец металлического стекла

Стекло является типичным аморфным твердым телом, а материалы, которые имеют схожий внешний вид, имеют стеклообразное состояние.

Углерод и металлы

У нас есть аморфный уголь, активированный уголь является одним из самых важных по своей впитывающей способности. Кроме того, есть аморфный кремний и германий, в электронных приложениях, где они действуют как полупроводники.

И, наконец, есть аморфные сплавы, которые не имеют кристаллической структуры из-за несоответствия атомов металлов.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
3. Рэйчел Бернштейн и Энтони Карпи. (2020). Свойства твердых тел. Получено с: visionlearning.com
4. Wikipedia. (2020). Аморфное твердое тело. Получено с: en.wikipedia.org
5. Ричард Заллен, Рональд Уолтер Дуглас и другие. (31 июля 2019 г.). Аморфное твердое тело. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Аморфное твердое тело. ScienceDirect. Получено с: sciencedirect.com
7. Даниэль Рид. (2020). Аморфное твердое тело: определение и примеры. Учиться. Получено с: study.com
8. Кубик Рубика. (2008). Что такое аморфный материал? Получено с: web.physics.ucsb.edu