A szilárd anyagokat amorf és kristályosra osztják molekulaszerkezetüktől és fizikai tulajdonságaiktól függően.

A kristályokkal ellentétben az amorf szilárd anyagok molekulái és atomjai nem alkotnak rácsot, és a köztük lévő távolság a lehetséges távolságok bizonyos tartományán belül változik. Más szóval, a kristályokban az atomok vagy molekulák úgy helyezkednek el kölcsönösen, hogy a kialakult szerkezet a test teljes térfogatában megismétlődhessen, amit nagy hatótávolságú rendnek nevezünk. Az amorf testek esetében a molekulák szerkezete csak az egyes ilyen molekulák tekintetében marad meg, szabályosság csak a szomszédos molekulák eloszlásában figyelhető meg - rövid hatótávolságú. Az alábbiakban szemléltető példa látható.

Az amorf testek közé tartozik az üveg és egyéb üveges állapotú anyagok, gyanta, gyanta, borostyán, tömítőviasz, bitumen, viasz, valamint szerves anyagok: gumi, bőr, cellulóz, polietilén stb.

Az amorf testek tulajdonságai

Az amorf szilárd anyagok szerkezetének sajátossága egyedi tulajdonságokat ad nekik:

1. A gyengén kifejezett folyékonyság az ilyen testek egyik legismertebb tulajdonsága. Példa erre az üvegcsíkok, amelyek hosszú ideig az ablakkeretben állnak.
2. Az amorf szilárd anyagoknak nincs meghatározott olvadáspontja, mivel a melegítés során a folyékony halmazállapotba való átmenet fokozatosan, a test lágyulásával megy végbe. Emiatt az ilyen testekre az úgynevezett lágyulási hőmérséklet-tartományt alkalmazzák.

1. Az ilyen testek szerkezetüknél fogva izotrópok, azaz fizikai tulajdonságaik nem függnek az irányválasztástól.
2. Az amorf állapotú anyagnak nagyobb a belső energiája, mint a kristályos állapotban. Emiatt az amorf testek képesek önállóan kristályos állapotba kerülni. Ez a jelenség az üveg homályosodásának eredményeként figyelhető meg idővel.

üveges állapot

A természetben vannak olyan folyadékok, amelyeket hűtéssel gyakorlatilag lehetetlen kristályos állapotba hozni, mivel ezen anyagok molekuláinak összetettsége nem teszi lehetővé, hogy szabályos kristályrácsot alkossanak. Egyes szerves polimerek molekulái ilyen folyadékokhoz tartoznak.

Mély és gyors hűtés segítségével azonban szinte minden anyag képes üveges állapotba kerülni. Ez egy olyan amorf állapot, amelynek nincs tiszta kristályrácsa, de kis klaszterek léptékében részben kristályosodhat. Ez az anyagállapot metastabil, azaz bizonyos szükséges termodinamikai körülmények között megmarad.

A hűtési technológia segítségével bizonyos sebességgel az anyagnak nincs ideje kristályosodni, és üveggé alakul. Vagyis minél nagyobb az anyag hűtési sebessége, annál kisebb a kristályosodás valószínűsége. Tehát például fémüvegek gyártásához másodpercenként 100 000 - 1 000 000 Kelvin hűtési sebesség szükséges.

A természetben az anyag üveges állapotban létezik, és folyékony vulkáni magmából származik, amely hideg vízzel vagy levegővel kölcsönhatásba lépve gyorsan lehűl. Ebben az esetben az anyagot vulkáni üvegnek nevezik. Megfigyelheti a légkörrel kölcsönhatásba lépő lehulló meteorit - meteoritüveg vagy moldavit - olvadásának eredményeként keletkező üveget is.

A kristályos szilárd anyagokkal ellentétben az amorf testben nincs szigorú rend a részecskék elrendezésében.

Az amorf szilárd anyagok ugyan képesek megőrizni alakjukat, de nincs kristályrácsuk. Bizonyos szabályszerűség csak a szomszédságban található molekulák és atomok esetében figyelhető meg. Ezt a sorrendet hívják rövid távú rendelés . Nem ismétlődik minden irányban, és nem őrződik meg nagy távolságokon, mint a kristályos testekben.

Az amorf testek például az üveg, borostyán, műgyanta, viasz, paraffin, gyurma stb.

Az amorf testek jellemzői

Az amorf testekben lévő atomok véletlenszerűen elhelyezkedő pontok körül oszcillálnak. Ezért ezeknek a testeknek a szerkezete hasonlít a folyadékok szerkezetére. De a bennük lévő részecskék kevésbé mozgékonyak. Az egyensúlyi helyzet körüli oszcillációjuk ideje hosszabb, mint a folyadékokban. Az atomok másik helyzetbe ugrása is sokkal ritkábban fordul elő.

Hogyan viselkednek a kristályos szilárd anyagok hevítés közben? Egy bizonyos időpontban olvadni kezdenek olvadáspont. És egy ideig egyszerre vannak szilárd és folyékony állapotban, amíg az összes anyag megolvad.

Az amorf testeknek nincs meghatározott olvadáspontjuk. . Melegítéskor nem olvadnak meg, hanem fokozatosan puhulnak.

Helyezzen egy darab gyurmát a fűtőberendezés közelébe. Egy idő után puha lesz. Ez nem azonnal történik, hanem egy bizonyos idő elteltével.

Mivel az amorf testek tulajdonságai hasonlóak a folyadékokéhoz, nagyon nagy viszkozitású túlhűtött folyadékoknak (megszilárdult folyadékoknak) tekintik őket. Normál körülmények között nem tudnak folyni. De hevítéskor az atomok ugrása gyakrabban fordul elő, a viszkozitás csökken, és az amorf testek fokozatosan lágyulnak. Minél magasabb a hőmérséklet, annál alacsonyabb a viszkozitás, és fokozatosan az amorf test folyékony lesz.

A közönséges üveg szilárd amorf test. Szilícium-oxid, szóda és mész olvasztásával nyerik. A keveréket körülbelül 1400 C-ra melegítve folyékony üveges masszát kapunk. A folyékony üveg lehűtve nem szilárdul meg, mint a kristályos testek, hanem folyadék marad, amelynek viszkozitása nő, folyékonysága csökken. Rendes körülmények között szilárd testnek tűnik számunkra. De valójában ez egy olyan folyadék, amelynek hatalmas viszkozitása és folyékonysága van, olyan kicsi, hogy a legérzékenyebb műszerekkel alig lehet megkülönböztetni.

Az anyag amorf állapota instabil. Idővel amorf állapotból fokozatosan kristályossá válik. Ez a folyamat különböző anyagokban különböző sebességgel megy végbe. Látjuk, hogy a cukorkristályok hogyan fedik a cukorcukrokat. Ez nem sok időt vesz igénybe.

És ahhoz, hogy kristályok képződjenek a közönséges üvegben, sok időnek kell eltelnie. A kristályosodás során az üveg elveszíti erejét, átlátszóságát, zavarossá válik, törékennyé válik.

Amorf testek izotrópiája

A kristályos szilárd anyagokban a fizikai tulajdonságok különböző irányban különböznek. Az amorf testekben pedig minden irányban egyformák. Ezt a jelenséget az ún izotrópia .

Az amorf test minden irányban egyformán vezeti az elektromosságot és a hőt, és egyformán töri meg a fényt. A hang az amorf testekben is egyformán terjed minden irányban.

Az amorf anyagok tulajdonságait a modern technológiák használják. Különösen érdekesek azok a fémötvözetek, amelyek nem rendelkeznek kristályos szerkezettel és amorf szilárd anyagok. Hívták őket fém üvegek . Fizikai, mechanikai, elektromos és egyéb tulajdonságaik jobban különböznek a hagyományos fémek hasonló tulajdonságaitól.

Tehát az orvostudományban amorf ötvözeteket használnak, amelyek szilárdsága meghaladja a titánét. Csavarok vagy lemezek készítésére használják, amelyek összekötik a törött csontokat. A titán kötőelemekkel ellentétben ez az anyag fokozatosan szétesik, és idővel csontanyag váltja fel.

A nagy szilárdságú ötvözeteket fémvágó szerszámok, szerelvények, rugók és mechanizmusalkatrészek gyártásához használják.

Japánban nagy mágneses permeabilitással rendelkező amorf ötvözetet fejlesztettek ki. A texturált transzformátoracél lemezek helyett transzformátormagokban történő használatával az örvényáram-veszteség 20-szorosára csökkenthető.

Az amorf fémek egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek. A jövő anyagának nevezik őket.

AMORF TESTEK(görögül amorfosz - alaktalan) - olyan testek, amelyekben az elemi kompozit részecskék (atomok, ionok, molekulák, komplexeik) véletlenszerűen helyezkednek el a térben. Az amorf testek és a kristályos testek megkülönböztetésére (lásd Kristályok) röntgendiffrakciós elemzést alkalmaznak (lásd). A röntgensugarak kristályos testei jól meghatározott diffrakciós mintát adnak gyűrűk, vonalak, foltok formájában, az amorf testek pedig elmosódott, szabálytalan képet adnak.

Az amorf testek a következő jellemzőkkel rendelkeznek: 1) normál körülmények között izotrópok, azaz tulajdonságaik (mechanikai, elektromos, kémiai, termikus stb.) minden irányban azonosak; 2) nincs meghatározott olvadáspontjuk, és a hőmérséklet emelkedésével a legtöbb amorf test fokozatosan lágyulva folyékony állapotba kerül. Ezért az amorf testek túlhűtött folyadékoknak tekinthetők, amelyeknek nem volt idejük kristályosodni a viszkozitás éles növekedése miatt (lásd), az egyes molekulák közötti kölcsönhatási erők növekedése miatt. Sok anyag az előállítási módtól függően lehet amorf, közbenső vagy kristályos állapotban (fehérjék, kén, szilícium-dioxid stb.). Vannak azonban olyan anyagok, amelyek gyakorlatilag csak egy ilyen állapotúak. Tehát a legtöbb fém, só kristályos állapotban van.

Az amorf testek széles körben elterjedtek (üveg, természetes és műgyanták, gumi stb.). A mesterséges polimer anyagok, amelyek egyben amorf testek is, nélkülözhetetlenné váltak a technikában, a mindennapi életben, az orvostudományban (lakkok, festékek, protézis műanyagok, különféle polimer fóliák).

A vadon élő állatokban az amorf testek közé tartozik a citoplazma és a sejtek és szövetek szerkezeti elemeinek többsége, amelyek biopolimerekből - hosszú láncú makromolekulákból állnak: fehérjék, nukleinsavak, lipidek, szénhidrátok. A biopolimerek molekulái könnyen kölcsönhatásba lépnek egymással, így aggregátumokat adnak (lásd Aggregáció), vagy rajokat-koacervációkat (lásd: Koacerváció). Amorf testek is megtalálhatók a sejtekben zárványok, tartalék anyagok (keményítő, lipidek) formájában.

A biológiai objektumok amorf testeinek részét képező polimerek jellemzője például a reverzibilis állapotú fizikai-kémiai zónák szűk határainak jelenléte. amikor a hőmérséklet a kritikus fölé emelkedik, szerkezetük és tulajdonságaik (fehérjék koagulációja) visszafordíthatatlanul megváltoznak.

A számos mesterséges polimer által alkotott amorf testek a hőmérséklettől függően három állapotúak lehetnek: üvegesek, nagyon rugalmasak és folyékonyak (viszkózus-folyékony).

Az élő szervezet sejtjeit állandó hőmérsékleten folyékony állapotból rendkívül rugalmas állapotba való átmenet jellemzi, például vérrög visszahúzódása, izomösszehúzódás (lásd). Biológiai rendszerekben az amorf testek döntő szerepet játszanak a citoplazma stacionárius állapotban tartásában. Fontos az amorf testek szerepe a biológiai tárgyak alakjának és szilárdságának megőrzésében: a növényi sejtek cellulózhéja, a spórák és baktériumok héja, az állatok bőre stb.

Bibliográfia: Bresler S. E. és Yerusalimsky B. L. Makromolekulák fizika és kémiája, M.-L., 1965; Kitaygorodsky A. I. Finomkristályos és amorf testek röntgendiffrakciós elemzése, M.-L., 1952; ő van. Rend és rendetlenség az atomok világában, M., 1966; Kobeko P. P. Amorf anyagok, M.-L., 1952; Setlow R. és Pollard E. Molekuláris biofizika, ford. angolból, M., 1964.

A szilárd anyag az anyag aggregált állapota, amelyet az atomok alakjának állandósága és mozgásának természete jellemez, amelyek kis rezgéseket keltenek az egyensúlyi helyzetek körül.

kristályos testek. A szilárd testet normál körülmények között nehéz összenyomni vagy nyújtani. Ahhoz, hogy a szilárd anyagok a kívánt formát vagy térfogatot biztosítsák az üzemekben és gyárakban, speciális gépeken dolgozzák fel: esztergálás, gyalulás, köszörülés.

Külső hatások hiányában a szilárd test megtartja alakját és térfogatát.

Ez azzal magyarázható, hogy az atomok (vagy molekulák) közötti vonzás nagyobb számukra, mint a folyadékoké (és még inkább a gázoké). Elegendő az atomokat egyensúlyi helyzetük közelében tartani.

A legtöbb szilárd anyag, például jég, só, gyémánt, fémek molekulái vagy atomjai meghatározott sorrendben vannak elrendezve. Az ilyen szilárd anyagokat kristályosnak nevezzük. Bár ezeknek a testeknek a részecskéi mozgásban vannak, ezek a mozgások bizonyos pontok (egyensúlyi helyzetek) körüli oszcillációk. Ezektől a pontoktól a részecskék nem tudnak messzire eljutni, így a szilárd anyag megtartja alakját és térfogatát.

Ezenkívül a folyadékoktól eltérően a szilárd anyag atomjainak vagy ionjainak egyensúlyi pontjai összekapcsolt állapotban egy szabályos térrács csúcsaiban helyezkednek el, amelyet kristályosnak neveznek.

Azokat az egyensúlyi helyzeteket, amelyekhez viszonyítva a részecskék hőrezgései fellépnek, a kristályrács csomópontjainak nevezzük.

Monokristály - szilárd test, amelynek részecskéi egyetlen kristályrácsot (egykristályt) alkotnak.

Egykristályok anizotrópiája. Az egykristályok egyik fő tulajdonsága, amelyben különböznek a folyadékoktól és gázoktól, fizikai tulajdonságaik anizotrópiája. Az anizotrópia alatt a fizikai tulajdonságoknak a kristály irányától való függőségét értjük. A mechanikai tulajdonságok anizotróp (például köztudott, hogy a csillám egy irányban könnyen delaminálódik, merőleges irányban nagyon nehéz), az elektromos tulajdonságok (sok kristály elektromos vezetőképessége az iránytól függ), az optikai tulajdonságok (az a jelenség, kettős törés és dikroizmus - abszorpciós anizotrópia; így például a turmalin egykristályát különböző színekre "festik" - zöldre és barnára, attól függően, hogy melyik oldalról nézzük).

Polikristály - véletlenszerűen orientált egykristályokból álló szilárd test. A legtöbb szilárd anyag, amellyel a mindennapi életben foglalkozunk, polikristályos - só, cukor, különféle fémtermékek. Az összenőtt mikrokristályok véletlenszerű orientációja, amelyekből állnak, a tulajdonságok anizotrópiájának eltűnéséhez vezet.

amorf testek. A kristályos testek mellett az amorf testeket szilárd testeknek is nevezik. Az amorf görögül azt jelenti, hogy "forma nélküli".

Az amorf testek olyan szilárd testek, amelyeket a részecskék térbeli rendezetlen elrendezése jellemez.

Ezekben a testekben a molekulák (vagy atomok) véletlenszerűen elhelyezkedő pontok körül oszcillálnak, és a folyékony molekulákhoz hasonlóan meghatározott élettartammal rendelkeznek. De a folyadékokkal ellentétben nagyon hosszú ideig tartanak.

Az amorf testek közé tartozik az üveg, a borostyán, különféle egyéb gyanták és műanyagok. Bár szobahőmérsékleten ezek a testek megtartják alakjukat, de a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan meglágyulnak és folyadékként folyni kezdenek: az amorf testek nem rendelkeznek bizonyos hőmérséklettel, megolvadnak.

Ebben különböznek a kristályos testektől, amelyek a hőmérséklet emelkedésekor nem fokozatosan, hanem hirtelen (jól meghatározott hőmérsékleten - olvadásponton) kerülnek folyékony állapotba.

Minden amorf test izotróp, azaz különböző irányú fizikai tulajdonságaik azonosak. Ütközéskor szilárd testként viselkednek - széthasadnak, és nagyon hosszú ütés hatására - áramlanak.

Jelenleg sok amorf állapotú, mesterséges úton előállított anyag van, például amorf és üveges félvezetők, mágneses anyagok, sőt fémek is.

>>Fizika: Amorf testek

Nem minden szilárd anyag kristály. Sok amorf test létezik. Miben különböznek a kristályoktól?
Az amorf testeknek nincs szigorú rendje az atomok elrendezésében. Csak a legközelebbi atomok-szomszédok vannak elrendezve valamilyen sorrendben. De nincs amorf testekben ugyanannak a szerkezeti elemnek minden irányban szigorú ismétlődése, ami a kristályokra jellemző.
Az atomok elrendezése és viselkedése szerint az amorf testek hasonlóak a folyadékokhoz.
Gyakran ugyanaz az anyag lehet kristályos és amorf állapotban is. Például a kvarc SiO 2 lehet kristályos és amorf formában is (szilika). A kvarc kristályos formája sematikusan ábrázolható szabályos hatszögekből álló rácsként ( 12.6. ábra, a). A kvarc amorf szerkezete is rácsos, de szabálytalan alakú. A hatszögekkel együtt ötszögeket és hétszögeket is tartalmaz ( 12.6. ábra, b).
Az amorf testek tulajdonságai. Minden amorf test izotróp, azaz fizikai tulajdonságaik minden irányban azonosak. Az amorf testek közé tartozik az üveg, a gyanta, a gyanta, a cukorka stb.
Külső hatások hatására az amorf testek rugalmas tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a szilárd anyagok, és folyékonyak, mint a folyadékok. Tehát rövid távú hatásokkal (hatásokkal) szilárd testként viselkednek, és erős becsapódás esetén darabokra törnek. De nagyon hosszú expozíció esetén amorf testek áramlanak. Magad is láthatod, ha türelmes vagy. Kövessen egy darab gyantát, amely kemény felületen fekszik. A gyanta fokozatosan szétterül rajta, és minél magasabb a gyanta hőmérséklete, ez annál gyorsabban történik.
Az amorf testek atomjainak vagy molekuláinak, akárcsak a folyékony molekuláknak, van egy bizonyos ideje „ülő élet” - az egyensúlyi helyzet körüli oszcillációk ideje. De ellentétben a folyadékokkal, nagyon hosszú ideig tartanak.
Szóval, egy var at t\u003d 20 ° C, az "ülő élet" ideje körülbelül 0,1 s. Ebből a szempontból az amorf testek közel állnak a kristályos testekhez, mivel az atomok egyik egyensúlyi helyzetből a másikba ugrása viszonylag ritkán fordul elő.
Az alacsony hőmérsékletű amorf testek tulajdonságaikban hasonlítanak a szilárd testekre. Folyékonyságuk szinte nincs, de a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan meglágyulnak, tulajdonságaik pedig egyre inkább közelítenek a folyadékokéhoz. Ennek az az oka, hogy a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan gyakoribbá válik az atomok egyik egyensúlyi helyzetből a másikba való ugrása. bizonyos olvadáspont az amorf testek a kristályos testekkel ellentétben nem.
folyadékkristályok. A természetben vannak olyan anyagok, amelyek egyidejűleg rendelkeznek a kristály és a folyadék alapvető tulajdonságaival, nevezetesen az anizotrópiával és a folyékonysággal. Az anyagnak ezt az állapotát ún folyékony kristály. A folyadékkristályok főként szerves anyagok, amelyek molekulái hosszú fonalas alakúak vagy lapos lemezek.
Tekintsük a legegyszerűbb esetet, amikor a folyadékkristályt fonalas molekulák alkotják. Ezek a molekulák párhuzamosak egymással, de véletlenszerűen eltolódnak, vagyis a rend a közönséges kristályokkal ellentétben csak egy irányban létezik.
A hőmozgás során ezeknek a molekuláknak a központjai véletlenszerűen mozognak, de a molekulák orientációja nem változik, és párhuzamosak maradnak önmagukkal. A molekulák szigorú orientációja nem a kristály teljes térfogatában létezik, hanem kis területeken, amelyeket doméneknek nevezünk. A fénytörés és visszaverődés a tartomány határán történik, így a folyadékkristályok átlátszatlanok. Két vékony, 0,01-0,1 mm távolságú, 10-100 nm-es párhuzamos mélyedésekkel ellátott folyadékkristályos rétegben azonban minden molekula párhuzamos lesz, és a kristály átlátszóvá válik. Ha a folyadékkristály egyes részeire elektromos feszültséget kapcsolunk, akkor a folyadékkristály állapota megzavarodik. Ezek a területek átlátszatlanná válnak és világítani kezdenek, míg a feszültség nélküli területek sötétek maradnak. Ezt a jelenséget a folyadékkristályos TV-képernyők készítésénél használják. Meg kell jegyezni, hogy maga a képernyő rengeteg elemből áll, és az ilyen képernyő elektronikus vezérlőáramköre rendkívül összetett.
Szilárdtestfizika. Az emberiség mindig is használt és a jövőben is használni fog szilárd testeket. De ha korábban a szilárdtestfizika lemaradt a közvetlen tapasztalatokon alapuló technológia fejlődésétől, most a helyzet megváltozott. Az elméleti kutatás olyan szilárd anyagok létrehozásához vezet, amelyek tulajdonságai meglehetősen szokatlanok.
Próba és hiba útján lehetetlen lenne ilyen testületeket szerezni. A tranzisztorok létrehozása, amelyről később lesz szó, ékes példája annak, hogy a szilárd testek szerkezetének megértése forradalomhoz vezetett az egész rádiótechnikában.
A meghatározott mechanikai, mágneses, elektromos és egyéb tulajdonságokkal rendelkező anyagok beszerzése a modern szilárdtestfizika egyik fő iránya. A világ fizikusainak megközelítőleg fele jelenleg ezen a területen dolgozik a fizika területén.
Az amorf testek közbenső helyet foglalnak el a kristályos szilárd anyagok és a folyadékok között. Atomjaik vagy molekuláik relatív sorrendben vannak elrendezve. A szilárd anyagok (kristályos és amorf) szerkezetének megértése lehetővé teszi a kívánt tulajdonságokkal rendelkező anyagok létrehozását.

???
1. Miben különböznek az amorf testek a kristályosoktól?
2. Mondjon példákat amorf testekre!
3. Felmerülne-e az üvegfúvó szakma, ha az üveg kristályos test lenne, nem pedig amorf?

G. Ya. Myakishev, B. B. Buhovcev, N. N. Szockij, fizika 10. osztály

Az óra tartalma óra összefoglalója támogatási keret óra bemutató gyorsító módszerek interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önvizsgálat műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések a tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fényképek, képek grafika, táblázatok, sémák humor, anekdoták, viccek, képregények példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek chipek érdeklődő csaló lapok tankönyvek alapvető és kiegészítő kifejezések szószedete egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben az innováció elemei a leckében az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckék naptári terv évre a vitaprogram módszertani ajánlásai Integrált leckék

Ha javításai vagy javaslatai vannak ehhez a leckéhez,