АМОРФНИ ТВЪРДИ ВЕЩЕСТВА: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕРИ - ХИМИЯ

На аморфни твърди вещества са тези, които нямат подредена структура дълго. Те са обратното на това, което е известно като кристално твърдо вещество. Неговите частици се свързват по безреден начин, подобно на този на течностите, но с достатъчно сила, за да се слеят в твърда структура.

Този аморфен характер е по-често срещан, отколкото може би си мислите; всъщност това е едно от възможните състояния, които кондензираната материя може да възприеме. От това се разбира, че всяко съединение, способно да се втвърди и следователно да кристализира, може също да агломерира по безреден начин, ако експерименталните условия го позволяват.

Памучните бонбони са пример за аморфно твърдо вещество. Източник: Pixabay

Горепосоченото обикновено се отнася за чисти вещества, независимо дали са елементи или съединения. Но той е валиден и в случаите на смеси. Много твърди смеси са аморфни, като бонбони от памук, шоколад, майонеза или картофено пюре.

Фактът, че твърдото вещество е аморфно, не го прави по-малко ценен от кристалния. Структурното разстройство понякога го надарява с уникални свойства, които не би проявил в кристално състояние. Например, във фотоволтаичната промишленост аморфният силиций се предпочита пред кристален за някои малки приложения.

Структура на аморфни твърди частици

Разлика между кристална структура и аморфна структура. Източник: Габриел Боливар.

Структурата на аморфно твърдо вещество е разхвърляна; липсва периодичност или структурен модел. Изображението по-горе илюстрира тази точка. A съответства на кристално твърдо вещество, докато B представлява аморфно твърдо вещество. Обърнете внимание, че в B лилавите ромби са подредени произволно, въпреки че и в А и В съществуват един и същ тип взаимодействия.

Ако погледнете и B, ще видите, че има интервали, които изглежда са празни; тоест структурата има дефекти или нередности. Следователно, част от микроскопичното или вътрешното разстройство на аморфно твърдо вещество се дължи на това, че частиците му са "подредени" по такъв начин, че получената структура има много несъвършенства.

Първоначално бе споменато за обхвата в степента на подреждане на аморфните твърди частици. В B има само няколко ромба, които изглеждат добре подравнени. Може да има поръчани региони; но само на близко разстояние.

След това се казва, че аморфно твърдо вещество е съставено от неизмерими миниатюрни кристали с различни структури. Сумата от всички тези структури в крайна сметка става лабиринтна и безсмислена: глобалната структура става аморфна, съставена от безкрайни кристални блокове, разпръснати навсякъде.

Имоти

Свойствата на аморфното твърдо вещество варират в зависимост от естеството на съставните му частици. Съществуват обаче някои общи характеристики, които могат да бъдат споменати. Аморфните твърди частици могат да бъдат стъкловидни, когато имат подобни аспекти на кристалите; или желатинови, смолисти или прашни.

Тъй като структурите им са неупотребявани, те не генерират надеждни рентгенови дифракционни спектри.По същия начин техните точки на топене не са точни, а по-скоро покриват диапазон от стойности.

Например точката на топене на аморфно твърдо вещество може да варира от 20 до 60 ° С. Междувременно кристалните твърди частици се стопят при определена температура или в тесен диапазон, ако съдържат много примеси.

Друга характеристика на аморфните твърди частици е, че когато се счупят или счупят, те не произхождат геометрични фрагменти с плоски лица, а неправилни фрагменти с извити лица. Когато не са стъкловидни, те се появяват като прашни и непрозрачни тела.

подготовка

Повече от аморфно твърдо вещество, това понятие трябва да се третира като „аморфно състояние“. Всички съединения (йонни, молекулярни, полимерни, метални и др.) Са способни до определен момент и ако експерименталните условия позволяват, да образуват аморфни и некристални твърди вещества.

Например, в органичните синтези твърдите съединения първоначално се получават като прахообразна маса. Съдържанието на примеси е толкова високо, че те влияят върху молекулния му ред в дългосрочен план. Ето защо, когато продуктът се прекристализира отново и отново, твърдото вещество става все по-кристално; тя губи аморфния си характер.

Това обаче не означава, че аморфните твърди частици са непременно нечисти материали; няколко от тях са аморфни по своя химичен характер.

Чисто вещество може да се втвърди аморфно, ако течността му внезапно се охлади, така че частиците му да не кристализират, а да придобият стъклена конфигурация. Охлаждането е толкова бързо, че частиците нямат достатъчно време, за да се настанят в кристалните блокове, които едва успяват да се „родят“.

Водата например може да съществува в стъклено, аморфно състояние, а не само като лед.

Примери за аморфни твърди вещества

Минерали и пластмаси

Обсидианът е един от малкото аморфни минерали, които са известни. Източник: Pixabay

На практика всеки кристален материал може да съответства на аморфна форма (и обратно). Това се случва с някои минерали, които по геохимични причини не могат официално да установят конвенционалните си кристали. Други, от друга страна, не образуват кристали, а стъкло; такъв е случаят с обсидиан.

От друга страна, полимерите са склонни да се втвърдяват аморфно, тъй като техните молекули са твърде големи, за да определят подредена структура. Тук влизат смоли, каучуци, пенополистирол (аниме), пластмаси, тефлон, бакелит и други.

Биологична тъкан

Биологичните твърди частици са предимно аморфни, като: тъкан на органи, кожа, коса, роговица и др. По същия начин мазнините и протеините образуват аморфни маси; При правилна подготовка обаче те могат да кристализират (ДНК кристали, протеини, мазнини).

очила

Стъкло, аморфно твърдо вещество

Въпреки че е останало почти последно, най-представителното аморфно твърдо вещество далеч е самото стъкло. Съставът му е по същество същият като този на кварца: SiO ₂. И кварцовият кристал, и стъклото са триизмерни ковалентни мрежи; само че стъклената решетка е разхвърляна, със Si-O връзки с различна дължина.

Проба от метално стъкло

Стъклото е най-важното аморфно твърдо вещество и за материали, които придобиват подобен вид, се казва, че имат стъклено състояние.

Въглерод и метали

Имаме аморфен въглен, като активен въглен е един от най-важните за абсорбиращите му способности. Също така има аморфен силиций и германий, с електронни приложения, където те действат като полупроводници.

И накрая, има аморфни сплави, които поради несъответствието на техните съответстващи метални атоми не установяват кристална структура.

Препратки

Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
Рейчъл Бернщайн и Антъни Карпи. (2020). Свойства на твърдите вещества. Възстановена от: visionlearning.com
Wikipedia. (2020). Аморфно твърдо вещество. Възстановено от: en.wikipedia.org
Ричард Залън, Роналд Уолтър Дъглас и други. (31 юли 2019 г.). Аморфно твърдо вещество. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com
Elsevier BV (2020). Аморфно твърдо вещество. ScienceDirect. Възстановено от: sciencedirect.com
Даниел Рийд. (2020). Аморфно твърдо вещество: Определение и примери. Изследване. Възстановено от: study.com
Произведения на куба на Рубик. (2008 г.). Какво е аморфен материал? Възстановено от: web.physics.ucsb.edu

АМОРФНИ ТВЪРДИ ВЕЩЕСТВА: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025