Аморфни тела и нивно топење. „Аморфни тела. Топење на аморфни тела “. Топење и транзиција во други состојби. Метал и стакло

Терминот „аморфен“ е буквално преведен од грчки како „не вид“, „не форма“. Таквите супстанции немаат кристална структура, тие не се подложени на расцепување со формирање на кристални лица. Како по правило, аморфното тело е изотропно, односно неговите физички својства не зависат од насоката на надворешното влијание.

Во одреден временски период (месеци, недели, денови), поединечните аморфни тела спонтано можат да преминат во кристална состојба. Така, на пример, можете да забележите како медот или шеќерните бонбони ја губат својата транспарентност по некое време. Во такви случаи, обично се вели дека храната е „обложена со шеќер“. Во исто време, собирајќи го зашеќерениот мед со лажица или кршејќи ги бонбоните, всушност можете да ги набљудувате формираните шеќерни кристали кои претходно постоеле во аморфна форма.

Таквата спонтана кристализација на супстанции укажува на различен степен на стабилност на состојбите. Така, аморфното тело е помалку стабилно.

За разлика од кристалните цврсти материи, не постои строг редослед во распоредот на честичките во аморфното тело.

Иако аморфните цврсти материи се способни да ја задржат својата форма, тие немаат кристална решетка. Извесна регуларност е забележана само за молекулите и атомите лоцирани во соседството. Овој ред се нарекува краток ред ... Не се повторува во сите правци и не опстојува на долги растојанија, како кај кристалните тела.

Примери за аморфни тела се стакло, килибар, вештачки смоли, восок, парафин, пластелин итн.

Карактеристики на аморфни тела

Атомите во аморфните тела вибрираат околу случајно лоцирани точки. Затоа, структурата на овие тела наликува на структурата на течности. Но, честичките во нив се помалку подвижни. Времето на нивното осцилирање околу положбата на рамнотежа е подолго отколку кај течностите. Атомските скокови на друга позиција исто така се случуваат многу поретко.

Како се однесуваат кристалните цврсти материи кога се загреваат? Тие почнуваат да се топат на одредено точка на топење... И некое време тие се истовремено во цврста и течна состојба, додека целата супстанција не се стопи.

Аморфните тела немаат одредена точка на топење. ... Кога ќе се загреат не се топат, туку постепено омекнуваат.

Ставете парче пластелин во близина на уредот за загревање. По некое време, ќе стане меко. Ова не се случува веднаш, туку во одреден временски период.

Бидејќи својствата на аморфните тела се слични на својствата на течностите, тие се сметаат за суперладни течности со многу висок вискозитет (замрзнати течности). Во нормални услови, тие не можат да течат. Но, кога се загреваат, скоковите на атомите во нив се јавуваат почесто, вискозноста се намалува, а аморфните тела постепено омекнуваат. Колку е повисока температурата, толку е помал вискозноста и постепено аморфното тело станува течно.

Обичното стакло е цврсто аморфно тело. Се добива со топење на силициум оксид, сода и вар. Загревајќи ја смесата на 1400 ° C, се добива течна стаклестото тело. Кога се лади, течното стакло не се зацврстува, како кристалните тела, туку останува течност, чија вискозност се зголемува, а флуидноста се намалува. Во нормални услови ни се чини цврсто тело. Но, всушност, тоа е течност која има огромна вискозност и флуидност, толку мала што едвај се разликува со најпречувствителните инструменти.

Аморфната состојба на материјата е нестабилна. Со текот на времето, од аморфна состојба, постепено се претвора во кристална. Овој процес во различни супстанциипоминува со различни брзини. Гледаме како бонбоните се прекриени со шеќерни кристали. Ова не трае многу долго.

А за да се формираат кристали во обично стакло, мора да помине многу време. За време на кристализацијата, стаклото ја губи својата сила, проѕирност, станува заматено, станува кршливо.

Изотропија на аморфни цврсти материи

Кај кристалните цврсти материи, физичките својства се разликуваат во различни насоки. И кај аморфните тела, тие се исти во сите правци. Овој феномен се нарекува изотропија .

Аморфното тело подеднакво спроведува струја и топлина во сите правци, подеднакво ја прекршува светлината. Звукот исто така се шири подеднакво во аморфни тела во сите правци.

Својствата на аморфните супстанции се користат во модерни технологии... Од особен интерес се металните легури кои немаат кристална структура и припаѓаат на цврсти аморфни тела. Тие се нарекуваат метални очила ... Нивните физички, механички, електрични и други својства се разликуваат на подобро од оние на обичните метали.

Значи, во медицината се користат аморфни легури, чија јачина ја надминува онаа на титаниумот. Тие се користат за правење завртки или плочи кои ги поврзуваат скршените коски. За разлика од титаниумските сврзувачки елементи, овој материјал постепено се деградира и со текот на времето се заменува со коскена материја.

Легурите со висока цврстина се користат во производството на алатки за сечење метал, фитинзи, пружини и делови од механизми.

Во Јапонија е развиена аморфна легура со висока магнетна пропустливост. Користејќи го во јадрата на трансформаторот наместо текстурирани листови од трансформаторски челик, можно е да се намалат загубите на вртложни струи за 20 пати.

Аморфните метали имаат уникатни својства. Тие се нарекуваат материјал на иднината.

>> Физика: аморфни тела

Не сите цврсти материи се кристали. Има многу аморфни тела. Како тие се разликуваат од кристалите?
Аморфните тела немаат строг редослед во распоредот на атомите. Само најблиските соседни атоми се распоредени по одреден 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 аналогни на течностите.
Често истата супстанција може да биде и во кристална и во аморфна состојба. На пример, кварцот SiO 2 може да биде и во кристална и во аморфна форма (силика). Кристалната форма на кварцот може шематски да се претстави како решетка од правилни шестоаголници (Слика 12.6, а). Аморфната структура на кварцот исто така има форма на решетка, но со неправилна форма. Заедно со шестоаголници, содржи петаголници и седумаголници ( Слика 12.6, б).
Својства на аморфни тела.Сите аморфни тела се изотропни, односно нивните физички својства се исти во сите правци. Аморфните тела вклучуваат стакло, смола, колофон, шеќерни слатки итн.
Под надворешни влијанија, аморфните тела покажуваат и еластични својства, како цврсти материи, и флуидност, како течност. Значи, со краткотрајни влијанија (влијанија) се однесуваат како цврсти материи и со силен удар се делат на парчиња. Но, со многу продолжена изложеност, течат аморфни тела. Можете сами да видите дали сте трпеливи. Проследете го парчето смола што лежи на тврда површина. Постепено смолата се шири над неа, и колку е повисока температурата на смолата, толку побрзо се случува.
Атомите или молекулите на аморфните тела, како молекулите на течноста, имаат одредено време на „сталожен живот“ - времето на осцилација околу положбата на рамнотежа. Но, за разлика од течностите, ова време е многу долго за нив.
Значи, за var во т= 20 ° C, времето на „седентарен живот“ е околу 0,1 с. Во овој поглед, аморфните тела се блиску до кристалните, бидејќи скоковите на атомите од една во друга рамнотежна позиција се случуваат релативно ретко.
Аморфните тела на ниски температури личат на цврсти тела по нивните својства. Тие речиси и да немаат флуидност, но како што температурата расте, тие постепено омекнуваат и нивните својства се повеќе се приближуваат до својствата на течностите. Тоа е затоа што, како што се зголемува температурата, скоковите на атомите од една во друга рамнотежна позиција постепено стануваат почести. Дефинирана точка на топењеаморфните тела, за разлика од кристалните, не.
Течни кристали.Во природата, постојат супстанции кои истовремено ги поседуваат основните својства на кристал и течност, имено анизотропија и флуидност. Оваа состојба на материјата се нарекува течен кристал... Течните кристали се главно органска материја, чии молекули имаат облик на долга нишка или облик на рамни плочи.
Да го разгледаме наједноставниот случај кога течен кристал е формиран од филаментозни молекули. Овие молекули се паралелни една со друга, но случајно поместени, односно редот, за разлика од обичните кристали, постои само во една насока.
За време на термичкото движење, центрите на овие молекули се движат случајно, но ориентацијата на молекулите не се менува и тие остануваат паралелни со себе. Строгата ориентација на молекулите не постои во целиот волумен на кристалот, туку во мали области наречени домени. Прекршувањето и рефлексијата на светлината се јавуваат на границата на доменот, така што течните кристали се непроѕирни. Меѓутоа, во слој од течен кристал поставен помеѓу две тенки плочи, чие растојание е 0,01-0,1 mm, со паралелни вдлабнатини од 10-100 nm, сите молекули ќе бидат паралелни и кристалот ќе стане транспарентен. Ако на некои делови од течниот кристал се примени електричен напон, тогаш состојбата на течниот кристал е нарушена. Овие области стануваат непроѕирни и почнуваат да светат, додека ненагласените области остануваат темни. Овој феномен се користи за создавање LCD телевизор екрани. Треба да се напомене дека самиот екран се состои од огромен број елементи и електронското контролно коло за таков екран е исклучително сложено.
Физика на цврста состојба.Човештвото отсекогаш користело и ќе користи цврсти материи. Но, ако порано физиката на цврста состојба заостануваше зад развојот на технологијата заснована на директно искуство, сега ситуацијата е променета. Теоретските истражувања доведуваат до создавање на цврсти материи, чии својства се сосема невообичаени.
Би било невозможно да се добијат такви тела со обиди и грешки. Создавањето на транзистори, за кое ќе се дискутира подоцна, е жив пример за тоа како разбирањето на структурата на цврстите материи доведе до револуција во целото радио инженерство.
Добивањето материјали со одредени механички, магнетни, електрични и други својства е едно од главните насоки на модерната физика на цврста состојба. Околу половина од светските физичари сега работат во оваа област на физиката.
Аморфните тела заземаат средна положба 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.

???
1. Која е разликата помеѓу аморфните и кристалните тела?
2. Наведи примери на аморфни тела.
3. Дали би настанала професијата дување стакло доколку стаклото е кристално тело, а не аморфно?

Г.Ја.Мјакишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотски, 10 одделение физика

Содржина на лекцијата преглед на лекцијатаподдршка рамка лекција презентација забрзување методи интерактивни технологии Вежбајте задачи и вежби работилници за самотестирање, обуки, случаи, потраги домашни задачи прашања за дискусија реторички прашања од ученици Илустрации аудио, видео клипови и мултимедијафотографии, слики, графикони, табели, шеми хумор, шеги, шеги, стрипови параболи, изреки, крстозбори, цитати Додатоци апстрактистатии чипови за љубопитните измамнички листови учебници основен и дополнителен вокабулар на термини други Подобрување на учебниците и лекциитепоправени грешки во упатствотоажурирање на фрагмент во учебникот елементи на иновација во лекцијата замена на застарените знаења со нови Само за наставници совршени лекциикалендарски план за годината насокиагенда за дискусија Интегрирани лекции

Ако имате какви било корекции или предлози за оваа лекција,

Цврстите материи се поделени на аморфни и кристални, во зависност од нивната молекуларна структура и физички својства.

За разлика од кристалите, молекулите и атомите на аморфните цврсти материи не формираат решетка, а растојанието меѓу нив флуктуира во одреден опсег на можни растојанија. Со други зборови, кај 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 редослед на долг дострел. Во случај на аморфни тела, структурата на молекулите е зачувана само во однос на секоја таква молекула, се забележува регуларност во распределбата на само соседните молекули - редослед со краток опсег. Подолу е претставен илустративен пример.

Аморфните тела вклучуваат стакло и други материи во стаклена состојба, колофон, смоли, килибар, восок за заптивање, битумен, восок, како и органски материи: гума, кожа, целулоза, полиетилен итн.

Својства на аморфни цврсти материи

Особеноста на структурата на аморфните цврсти материи им дава индивидуални својства:

1. Лошо изразената флуидност е едно од најпознатите својства на таквите тела. Пример би биле стаклените капења кои долго време биле во рамката на прозорецот.
2. Аморфните цврсти материи немаат специфична точка на топење, бидејќи преминот во течна состојба за време на загревањето се случува постепено, со омекнување на телото. Поради оваа причина, на таквите тела се применува таканаречениот температурен опсег на омекнување.

1. Врз основа на нивната структура, таквите тела се изотропни, односно нивните физички својства не зависат од изборот на насоката.
2. Супстанцијата во аморфна состојба има поголема внатрешна енергија од кристалната. 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 помош на ладење, бидејќи сложеноста на молекулите на овие супстанции не им дозволува да формираат правилна кристална решетка. Овие течности вклучуваат молекули на некои органски полимери.

Меѓутоа, со помош на длабоко и брзо ладење, речиси секоја супстанција може да се претвори во стаклена состојба. Ова е аморфна состојбакоја нема експлицитна кристална решетка, но може делумно да се кристализира, на скалата на мали кластери. Оваа состојба на материјата е метастабилна, односно останува под одредени потребни термодинамички услови.

Со помош на технологијата за ладење со одредена брзина, супстанцијата нема да има време да се кристализира и се претвора во стакло. Односно, колку е поголема стапката на ладење на материјалот, толку е помала веројатноста да се кристализира. На пример, за производство на метални очила, потребна е стапка на ладење од 100.000 - 1.000.000 Келвини во секунда.

Во природата, материјата постои во стаклена состојба, која произлегува од течната вулканска магма, која, во интеракција со ладна водаили воздух, брзо ладен. Во овој случај, супстанцијата 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.

Постојат неколку состојби на агрегација во кои се наоѓаат сите тела и супстанции. Ова:

• течност;
• плазма;
• солидна.

Ако ја земеме предвид општата севкупност на планетата и вселената, тогаш повеќетосупстанциите и телата сè уште се во состојба на гас и плазма. Меѓутоа, на самата Земја значајна е и содржината на цврсти честички. Овде ќе зборуваме за нив, откако дознавме што се кристални и аморфни цврсти материи.

Кристални и аморфни тела: општ концепт

Сите цврсти тела, тела, предмети се конвенционално поделени на:

• кристален;
• аморфни.

Разликата меѓу нив е огромна, бидејќи поделбата се заснова на знаците на структурата и манифестираните својства. Накратко, оние супстанции и тела кои имаат одреден тип на просторна кристална решетка, односно имаат способност да се менуваат во одредена насока, но не во сите (анизотропија), се нарекуваат цврсти кристални.

Ако ги карактеризираме аморфните соединенија, тогаш нивниот прв знак е способноста за промена физички карактеристикиво сите правци во исто време. Ова се нарекува изотропија.

Структурата, својствата на кристалните и аморфните тела се сосема различни. Додека првите имаат јасно ограничена структура која се состои од подредени честички во вселената, на вторите им недостига никаков ред.

Својства на цврсти материи

Кристалните и аморфните тела, сепак, припаѓаат на една група цврсти материи, што значи дека ги имаат сите карактеристики на дадена состојба на агрегација. Тоа е општи својстваза нив ќе биде следново:

1. Механички - еластичност, цврстина, способност за деформирање.
2. Термички - температури на вриење и топење, коефициент на термичка експанзија.
3. Електрична и магнетна - топлинска и електрична спроводливост.

Така, државите што се разгледуваат ги имаат сите овие карактеристики. Само тие ќе се манифестираат во аморфни тела малку поинаку отколку во кристалните.

Механичките и електричните својства се важни својства за индустриски цели. Способноста да се опорави од деформација или, напротив, да се урне и меле е важна карактеристика. Исто така, голема улога игра фактот дали супстанцијата може да спроведе електрична струја или не е способна за тоа.

Кристална структура

Ако ја опишете структурата на кристалните и аморфните тела, тогаш пред сè, треба да го наведете типот на честички што ги сочинуваат. Во случај на кристали, тоа може да бидат јони, атоми, атом-јони (кај металите), молекули (ретко).

Општо земено, овие структури се карактеризираат со присуство на строго подредена просторна решетка, која се формира како резултат на распоредот на честичките што ја формираат супстанцијата. Ако фигуративно ја претставувате структурата на кристалот, добивате нешто како ова: атомите (или други честички) се наоѓаат едни од други на одредени растојанија, така што резултатот е идеална единица клетка на идната кристална решетка. Тогаш оваа клетка се повторува многу пати, и така се формира општата структура.

Главната карактеристика е што физичките својства во таквите структури се менуваат паралелно, но не во сите правци. Овој феномен се нарекува анизотропија. Тоа е, ако дејствувате на еден дел од кристалот, тогаш другата страна може да не реагира на тоа. Значи, можете да мелете половина парче кујнска сол, сепак, вториот ќе остане недопрен.

Видови кристали

Вообичаено е да се назначат два вида кристали. Првата е монокристални структури, односно кога самата решетка е 1. Кристалните и аморфните тела во овој случај се сосема различни по својствата. Навистина, еден кристал се карактеризира со чиста анизотропија. Тоа е најмалата структура, најелементарната.

Ако еднокристалите се повторуваат многу пати и се соединат во една целина, тогаш доаѓаза поликристал. Тогаш не зборуваме за анизотропија, бидејќи ориентацијата на единечните ќелии ја нарушува општата уредена структура. Во овој поглед, поликристалите и аморфните тела се блиску еден до друг по нивните физички својства.

Метали и нивни легури

Кристалните и аморфните тела се многу блиску едно до друго. Ова може лесно да се потврди со земање на метали и нивните легури како пример. Сами по себе, тие се цврсти материи во нормални услови. Меѓутоа, на одредена температура, тие почнуваат да се топат и додека не дојде до целосна кристализација, тие ќе останат во состојба на растегната, густа, вискозна маса. И ова е веќе аморфна состојба на телото.

Затоа, строго кажано, практично секоја кристална супстанција може да стане аморфна под одредени услови. Исто како и второто, при кристализација, станува цврсто со уредена просторна структура.

Металите можат да имаат различни типови на просторни структури, од кои најпознати и проучени се следните:

1. Едноставна кубна.
2. Во центарот на лицето.
3. Тело-центрирано.

Кристалната структура може да се заснова на призма или пирамида, а нејзиниот главен дел е претставен со:

• тријаголник;
• паралелограм;
• квадрат;
• шестоаголник.

Супстанцијата со едноставна правилна кубна решетка поседува идеални својства на изотропија.

Концептот на аморфност

Сосема лесно е да се направи разлика помеѓу кристалните и аморфните тела однадвор. На крајот на краиштата, второто често може да се меша со вискозни течности. Структурата на аморфната супстанција исто така се заснова на јони, атоми, молекули. Сепак, тие не формираат наредена строга структура, и затоа нивните својства се менуваат во сите правци. Тоа е, тие се изотропни.

Честичките се распоредени хаотично, случајно. Само понекогаш тие можат да формираат мали локуси, што сè уште не влијае на општите својства што се манифестираат.

Својства на слични тела

Тие се идентични со оние на кристалите. Разликите се само во индикаторите за секое конкретно тело. Така, на пример, може да се разликуваат следните карактеристични параметри на аморфни тела:

• еластичност;
• густина;
• вискозитет;
• еластичност;
• спроводливост и полупроводливост.

Често можете да најдете гранични состојби на врски. Кристалните и аморфните тела можат да станат полуаморфни.

Интересна е и таа карактеристика на државата што се разгледува, која се манифестира со нагло надворешно влијание. Значи, ако аморфното тело е подложено на остар удар или деформација, тогаш може да се однесува како поликристал и да се подели на мали парчиња. Меѓутоа, ако им дадете време на овие делови, тогаш наскоро тие повторно ќе се спојат и ќе влезат во вискозна течна состојба.

Оваа состојба на приклучоци нема одредена температура на која фазна транзиција... Овој процес е многу продолжен, понекогаш дури и десетици години (на пример, распаѓање на полиетилен со низок притисок).

Примери на аморфни супстанции

Има многу примери на такви супстанции. Ајде да назначиме некои од најописните и најчестите.

1. Чоколадото е типична аморфна супстанција.
2. Смоли, вклучително и фенол-формалдехидни смоли, целата пластика.
3. Килибарна.
4. Чаша од кој било состав.
5. Битумен.
6. катран.
7. Восок и други.

Аморфно тело се формира како резултат на многу бавна кристализација, односно зголемување на вискозноста на растворот со намалување на температурата. Често е тешко да се наречат такви супстанции цврсти; тие се со поголема веројатност да се наведат како вискозни дебели течности.

Оние соединенија кои воопшто не се кристализираат при зацврстувањето имаат посебна состојба. Тие се викаат чаши, а државата е стаклена.

Стаклени материи

Својствата на кристалните и аморфните тела се слични, како што дознавме, поради заедничкото потекло и единствената внатрешна природа. Но, понекогаш посебна состојба на супстанции, наречена стаклена, се смета за одделно од нив. Тоа е хомоген минерален раствор кој се кристализира и зацврстува без формирање на просторни решетки. Односно, секогаш останува изотропна во однос на менување на својствата.

На пример, обичното прозорско стакло нема точна точка на топење. Едноставно, со зголемување на овој индикатор, полека се топи, омекнува и се претвора во течна состојба. Ако ударот се прекине, тогаш ќе оди обратниот процес и ќе започне зацврстувањето, но без кристализација.

Ваквите материи се многу ценети, стаклото денес е еден од најраспространетите и најбараните градежни материјали низ целиот свет.