Аморфні речовини. Кристалічний і аморфний стан речовини. Застосування аморфних речовин

Відео: 37 Будова та властивості кристалічних та аморфних тіл

Ви коли-небудь замислювалися про те, що являють собою загадкові аморфні речовини? За будовою вони відрізняються і від твердих, і від рідких. Справа в тому, що такі тіла знаходяться в особливому стані, що конденсує, що має тільки ближній порядок. Приклади аморфних речовин - смола, скло, бурштин, каучук, поліетилен, полівінілхлорид (наші улюблені пластикові вікна), різні полімери та інші. Це тверді тіла, у яких немає кристалічної решітки. Ще до них можна віднести сургуч, різні клеї, ебоніт і пластмаси.

Незвичайні властивості аморфних речовин

Під час розщеплення в аморфних тілах не утворюються межі. Частинки зовсім безладні і знаходяться на близькій відстані один до одного. Вони можуть бути як сильно густими, так і в`язкими. Як на них впливають зовнішні впливи? Під впливом різних температур тіла стають текучими, немов рідини, і одночасно досить пружними. У разі, коли зовнішній вплив триває недовго, речовини аморфного будови можуть при потужному ударі розколотися на шматочки. Тривале вплив ззовні призводить до того, що вони просто-напросто течуть.

Відео: Кристалічний стан речовини

Спробуйте провести вдома невеличкий експеримент із застосуванням смоли. Покладіть її на тверду поверхню, і ви помітите, що вона починає плавно розтікатися. Правильно, адже це аморфне речовина! Швидкість залежить від показників температури. Якщо вона буде сильно високою, то розтікатися смола почне помітно швидше.

Що ще характерно для таких тіл? Вони можуть приймати будь-яку форму. Якщо аморфні речовини у вигляді маленьких частинок помістити в посудину, наприклад, в глечик, то вони також візьмуть форму судини. Ще вони є ізотропним, тобто проявляють однакові Фізичні властивості в усіх напрямках.

Плавлення і перехід в інші стани. Метал і скло

Аморфний стан речовини не має на увазі підтримки будь-якої певної температури. При низьких показниках тіла застигають, при високих - плавляться. До речі, від цього залежить і ступінь в`язкості таких речовин. Низька температура сприяє зниженої в`язкості, висока, навпаки, її підвищує.

Для речовин аморфного типу можна виділити ще одну особливість - перехід в кристалічний стан, причому мимовільний. Чому так відбувається? Внутрішньої енергії в кристалічному тілі набагато менше, ніж в аморфному. Ми це можемо помітити на прикладі скляної продукції - з часом скла стають каламутними.

Металеве скло - що ж це таке? Метал можна позбавити від кристалічної решітки в ході плавлення, тобто зробити речовина аморфного будови стеклообразном. Під час застигання при штучному охолодженні кристалічна решітка знову утворюється. Аморфний метал має просто вражаючу стійкість до корозії. Наприклад, зроблений з нього кузов автомобіля не потребував би в різних покриттях, тому що не піддавався б мимовільного руйнування. Аморфним речовиною є таке тіло, атомна структура якого володіє небаченою міцністю, а значить, аморфний метал міг би застосовуватися в абсолютно будь-якої промислової галузі.

Кристалічну будову речовин

Щоб добре розбиратися в характеристиках металів і вміти з ними працювати, потрібно володіти знаннями про кристалічному будові тих чи інших речовин. Виробництво продукції з металів і область металургії не змогли б отримати такий розвиток, якби у людей не було певних знань про зміни в структурі сплавів, технологічних прийомах і експлуатаційних характеристиках.

Чотири стану речовини

Загальновідомо, що існує чотири агрегатних стани: тверде, рідке, газоподібне, полум`яне. Тверді аморфні речовини можуть бути і кристалічними. При такій будові може спостерігатися просторова періодичність в розташуванні частинок. Ці частинки в кристалах можуть виконувати періодичне рух. У всіх тілах, які ми спостерігаємо в газоподібному або рідкому стані, можна помітити рух частинок у вигляді хаотичного безладдя. Аморфні тверді речовини (наприклад, метали в конденсованому стані: ебоніт, скляна продукція, смоли) можна називати рідинами замороженого типу, тому що у них при зміні форми можна помітити таку характерну рису, як в`язкість.

Відмінність аморфних тіл від газів і рідин

Прояви пластичності, пружності, зміцнення при деформації властиві багатьох тіл. Кристалічні і аморфні речовини в більшій мірі володіють цими характеристиками, в той час як рідини і гази не мають таких властивостей. Але зате можна помітити, що вони сприяють пружного зміни обсягу.

Кристалічні і аморфні речовини. Механічні і фізичні властивості

Що собою являють кристалічні і аморфні речовини? Як уже згадувалося вище, аморфними можна назвати ті тіла, які мають великим коефіцієнтом в`язкості, і при звичайній температурі їх плинність неможлива. А ось висока температура, навпаки, дозволяє, їм бути рідкими, як рідина.

Абсолютно іншими представляються речовини кристалічного типу. Ці тверді тіла можуть мати свою температуру плавлення, залежну від зовнішнього тиску. Отримання кристалів можливо, якщо охолодити рідину. Якщо не брати певних заходів, то можна помітити, що в рідкому стані починають виникати різні центри кристалізації. В області, що оточує ці центри, відбувається утворення твердої речовини. Дуже маленькі кристалики починають з`єднуватися один з одним в безладному порядку, і виходить так званий поликристалл. Таке тіло є ізотропним.

характеристики речовин

Що визначає фізичні та механічні властивості тіл? Важливе значення мають атомні зв`язку, а також тип кристалічної структури. Кристалам іонного типу характерні іонні зв`язку, що означає плавний перехід від одних атомів до інших. При цьому відбувається утворення позитивно і негативно заряджених частинок. Іонну зв`язок ми можемо спостерігати на простому прикладі - такі характеристики властиві різноманітним оксидів і солей. Ще одна особливість іонних кристалів - низька провідність тепла, але її показники можуть помітно зростати при нагріванні. У вузлах кристалічної решітки можна помітити різні молекули, які відрізняються міцною атомної зв`язком.

Безліч мінералів, які ми зустрічаємо повсюдно в природі, мають будову кристалічна. І аморфний стан речовини - це теж природа в чистому вигляді. Тільки в цьому випадку тіло являє собою щось аморфне, а ось кристали можуть приймати форми найкрасивіших багатогранників з наявністю плоских граней, а також утворювати нові дивовижної краси і чистоти тверді тіла.

Що являють собою кристали? Аморфно-кристалічна структура

Форма таких тел постійна для певного з`єднання. Наприклад, берил завжди виглядає як шестигранна призма. Проведіть невеликий експеримент. Візьміть невеликий кристал куховарської солі кубічної форми (куля) і покладіть його в спеціальний розчин як можна більш насичений тій же кухонної солі. Згодом ви помітите, що цей тіло залишилося незмінним - воно знову набуло форми куба або кулі, яка властива саме кристалів кухонної солі.

Аморфно-кристалічні речовини - це такі тіла, які можуть містити в собі як аморфні, так і кристалічні фази. Що впливає на властивості матеріалів такої структури? Головним чином різне співвідношення обсягів і різне розташування по відношенню один до одного. Поширеними прикладами таких речовин є матеріали з кераміки, фарфору, ситалли. З таблиці властивостей матеріалів з аморфно-кристалічною структурою стає відомо, що фарфор містить максимальний відсоток стеклофази. Показники коливаються в межах 40-60-ти відсотків. Найнижче зміст ми побачимо на прикладі кам`яного лиття - менше 5-ти відсотків. При цьому більш високе поглинання води буде у керамічної плитки.

Як відомо, такі промислові матеріали, як фарфор, керамічна плитка, кам`яне лиття і ситалли, - це аморфно-кристалічні речовини, тому що містять склоподібні фази і одночасно кристали в своєму складі. При цьому варто відзначити, що властивості матеріалів не залежать від вмісту в ньому стеклофазой.

аморфні метали

Застосування аморфних речовин найбільш активно здійснюється в області медицини. Наприклад, швидко охолоджений метал активно використовується в хірургії. Завдяки пов`язаним з ним розробкам багато людей отримали можливість самостійно пересуватися після важких травм. Вся справа в тому, що речовина аморфної структури є відмінним біоматеріалом для імплантації в кістки. Отримані спеціальні гвинти, пластини, штирі, шпильки впроваджують при важких переломах. Раніше в хірургії для таких цілей застосовувалися сталь і титан. Лише пізніше було помічено, що аморфні речовини дуже повільно розпадаються в організмі, а це дивна властивість дає можливість відновитися кістковим тканинам. Згодом речовина замінюється кісткою.

Застосування речовин аморфного типу в метрології і точної механіки

Точна механіка заснована саме на точності, а тому так і називається. Особливо важливу роль в даній галузі, так само як і в метрології, грають надточні показники приладів вимірювання, цього дозволяє домогтися використання в пристроях аморфних тіл. Завдяки точним вимірам проводяться лабораторні та наукові дослідження в інститутах у галузі механіки і фізики, відбувається отримання нових препаратів, вдосконалення наукових знань.

Відео: Фізика 9. Речовини в трьох агрегатних станах - Академія цікавих наук

полімери

Ще один приклад застосування аморфного речовини - це полімери. Вони можуть повільно переходити з твердого стану в рідину, в той час як кристалічні полімери характеризуються температурою плавлення, а не температурою розм`якшення. Яке фізичний стан аморфних полімерів? Якщо надати цим речовинам низьку температуру, можна помітити, що вони будуть перебувати в склоподібного стані і проявляти властивості твердих тіл. Поступове нагрівання сприяє тому, що полімери починають переходити в стан підвищеної еластичності.

Аморфні речовини, приклади яких ми зараз приводили, інтенсивно використовуються в промисловості. Наделастичні стан дозволяє полімерів як завгодно деформуватися, а досягається такий стан завдяки підвищеній гнучкості ланок і молекул. Подальше підвищення показників температури призводить до того, що полімер набуває ще більш еластичні властивості. Він починає переходити в особливу плинне і в`язкий стан.

Якщо залишити ситуацію без контролю і не перешкодити подальшому підвищенню температури, полімер піддасться деструкції, тобто руйнування. В`язкий стан показує, що всі ланки макромолекули дуже рухливі. Коли тече молекула полімеру, ланки не тільки випрямляються, а й ще і сильно зближуються один з одним. Міжмолекулярна вплив перетворює полімер в тверду речовину (гуму). Такий процес називають механічним Склування. Отриману речовину використовують для виробництва плівок і волокон.

На основі полімерів можна отримати поліаміди, поліакрілонітріли. Щоб виготовити полімерну плівку, потрібно продавити полімери через фільєри, які мають щелевидное отвір, і нанести на стрічку. Таким чином виготовляються пакувальні матеріали і основи для магнітних стрічок. До полімерів відносяться також різні лаки (утворюють піну в органічному розчиннику), клеї та інші скріплюють матеріали, композити (полімерна основа з наповнювачем), пластмаси.

Області застосування полімерів

Такого виду аморфні речовини міцно ввійшли в наше життя. Застосовуються вони всюди. До них відносять:

Відео: 023.Крісталліческое стан речовини.

1. Різні основи для виготовлення лаків, клею, пластмасових виробів (Фенолформальдегідні смоли).

2. Еластоміри або синтетичні каучуки.

3. електроізоляційний матеріал - полівінілхлорид, або всім відомі пластикові вікна з ПВХ. Він стійкий до пожеж, так як вважається трудногорючим, має підвищену механічну міцність і електроізоляційними властивостями.

4. Поліамід - речовина, що володіє дуже високою міцністю, стійкістю до зносу. Йому властиві високі діелектричні характеристики.

5. Плексиглас, або поліметилметакрилат. Його ми можемо застосовувати в сфері електротехніки або використовувати як матеріал для конструкцій.

6. Фторопласт, або політетрафторетилен, - відомий діелектрик, який не проявляє властивостей розчинення в розчинниках органічного походження. Широкий діапазон температур і хороші діелектричні властивості дозволяють застосовувати його як гідрофобний або антифрикційний матеріал.

7. Полістирол. Цей матеріал не схильний до дії кислот. Він, так само як фторопласт і поліамід, може вважатися діелектриком. Дуже міцний щодо механічного впливу. Полістирол використовують повсюдно. Наприклад, він добре зарекомендував себе як конструкційний і електроізоляційний матеріал. Застосовується в електро- і радіотехніці.

8. Напевно, найвідоміший для нас полімер - це поліетилен. Матеріал проявляє стійкість при впливі агресивного середовища, він абсолютно не пропускає вологу. Якщо упаковка виконана з поліетилену, можна не боятися, що вміст зіпсується під впливом сильного дощу. Поліетилен - це теж діелектрик. Його застосування широко. З нього виготовляють трубні конструкції, різні електротехнічні вироби, ізоляційну плівку, оболонки для кабелів телефонних і силових ліній, деталі для радіо та іншої апаратури.

9. Поліхлорвініл - це високополімерних речовина. Він є синтетичним і термопластичних. Володіє структурою молекул, які несиметричні. Майже не пропускає воду і виготовляється шляхом пресування за допомогою штампування і шляхом формування. Поліхлорвініл застосовують найчастіше в електричній промисловості. На його основі створюють різні теплоізоляційні шланги і шланги для хімічного захисту, акумуляторні банки, ізоляційні втулки і прокладки, проводи та кабелі. Поліхлорвініл також є відмінною заміною шкідливому свинцю. Його не можна застосовувати в якості високочастотних ланцюгів у вигляді діелектрика. А все через те, що в цьому випадку показники діелектричних втрат будуть високими. Має високу провідність.