Substanțe amorfe. Starea cristalină și amorfă a materiei. Utilizarea substanțelor amorfe

Te-ai gândit vreodată la ce substanțe amorfe misterioase sunt? În structură, ele diferă atât de substanța solidă, cât și de cea lichidă. Faptul este că astfel de corpuri sunt într-o stare condensată specială, care are doar ordine cu rază scurtă de acțiune. Exemple de materiale amorfe - rășină, sticlă, chihlimbar, cauciuc, polietilenă, policlorură de vinil (PVC ferestre preferate noastre) și alți polimeri diferite. Acestea sunt solide care nu au o latură de cristal. Încă pentru ei este posibil să poarte o ceară de etanșare, diverse cleiuri, ebonită și materiale plastice.

Proprietăți neobișnuite ale substanțelor amorfe

În timpul scindării în corpuri amorfe nu sunt formate fețe. Particulele sunt complet dezordonate și sunt aproape unul de celălalt. Ele pot fi fie foarte groase, fie vâscoase. Cum influențează influențele externe ale acestora? Sub influența temperaturilor diferite, corpurile devin fluide, ca lichide și, în același timp, destul de elastice. În cazul în care efectul extern nu durează mult, substanțele structurii amorfe se pot despărți în bucăți într-un atac puternic. Influența pe termen lung din exterior conduce la faptul că ele curg pur și simplu.

Încercați să efectuați un mic experiment la domiciliu cu utilizarea rășinii. Puneți-l pe o suprafață tare și veți observa că începe să curgă ușor. Așa este, este o substanță amorfă! Viteza depinde de temperatură. Dacă este foarte mare, rășina va curge mult mai repede.

Ce altceva este tipic pentru astfel de cadavre? Ele pot lua orice formă. Dacă substanța amorfă sub formă de particule plasate într-un vas mic, cum ar fi un aruncător, care le iau, de asemenea, forma vasului. Ele sunt, de asemenea, izotropice, adică prezintă aceleași lucruri proprietățile fizice în toate direcțiile.

Topirea și trecerea la alte state. Metal și sticlă

Starea amorfă a substanței nu implică menținerea oricărei temperaturi particulare. La parametrii scăzuți, corpul îngheață, la temperaturi ridicate se topește. Apropo, gradul de vâscozitate al acestor substanțe depinde, de asemenea, de acest lucru. Temperatura joasă promovează o viscozitate redusă, ridicată, dimpotrivă, crește.

Pentru substanțele de tip amorf, se poate evidenția o altă trăsătură: o tranziție spre starea cristalină și spontană. De ce se întâmplă acest lucru? Energia internă din corpul cristalin este mult mai mică decât cea amorfă. Putem vedea acest lucru pe exemplul produselor din sticlă - în timp, ochelarii devin tulburi.

Sticlă de metal - ce este? Metalul poate fi îndepărtat din rețeaua de cristal în timpul topirii, adică pentru a face substanța structurii amorfe să fie vitrioasă. În timpul întăririi prin răcire artificială, reticulul de cristal este din nou format. Metalul amorf are pur și simplu o rezistență uimitoare la coroziune. De exemplu, caroseria fabricată din acesta nu ar avea nevoie de acoperiri diferite, deoarece nu ar fi supusă unei distrugeri spontane. Substanța amorfă este un organism a cărui structură atomică are o putere fără precedent, ceea ce înseamnă că un metal amorf ar putea fi folosit în orice industrie.

Structura cristalină a substanțelor

Pentru a avea o bună înțelegere a caracteristicilor metalelor și pentru a putea lucra cu ele, trebuie să cunoașteți structura cristalină a anumitor substanțe. Producția de metale și metalurgie nu au putut obține o astfel de dezvoltare, în cazul în care oamenii nu au avut anumite cunoștințe despre schimbările survenite în structura aliajelor, tehnici de proces și caracteristicile operaționale.

Patru stări de materie

Este bine cunoscut faptul că există patru stări agregate: plasmă solidă, lichidă, gazoasă. Substanțele amorfe solide pot fi, de asemenea, cristaline. Cu această structură, poate fi observată periodicitatea spațială în aranjarea particulelor. Aceste particule în cristale pot efectua mișcări periodice. Toate organismele pe care le vedem în stare gazoasă sau lichidă, este posibil să se observe mișcarea particulelor într-o mizerie haotic. solide amorfe (de exemplu metale în stare topită, ebonită, produse din sticlă, rășini) pot fi numite congelate tip de lichide, deoarece acestea au o schimbare poate fi văzută astfel de formă caracteristică ca viscozitate.

Diferența dintre corpurile amorfe din gaze și lichide

Manifestările de plasticitate, elasticitate și întărire sub deformare sunt inerente în multe corpuri. Substanțele cristaline și amorfe au mai multe dintre aceste caracteristici, în timp ce lichidele și gazele nu au aceste proprietăți. Dar puteți vedea că ele contribuie la o schimbare elastică a volumului.

Substanțe cristaline și amorfe. Proprietăți mecanice și fizice

Ce sunt substanțele cristaline și amorfe? Așa cum am menționat mai sus, acele corpuri care au un coeficient imens de vâscozitate pot fi numite amorfe, iar fluiditatea lor este imposibilă la temperaturi obișnuite. Dar temperatura ridicată, dimpotrivă, le permite să fie lichide, ca un lichid.

Absolut alții sunt substanțe de tip cristalin. Aceste solide pot avea propriile lor punctul de topire, care depinde de presiunea externă. Producția de cristale este posibilă dacă lichidul este răcit. Dacă nu luați anumite măsuri, puteți observa că diferite centre de cristalizare încep să apară în stare lichidă. Regiunea din jurul acestor centre produce un solid. Cristalele foarte mici încep să se unească unul cu celălalt în mod dezordonat și se obține un așa-zis policristal. Un astfel de corp este izotrop.

Caracteristicile substanțelor

Ce determină caracteristicile fizice și mecanice ale corpurilor? Sunt importante legăturile atomice, precum și tipul structurii cristalului. Cristalele de tip ionic se caracterizează prin legături ionice, ceea ce înseamnă o tranziție lină de la un atom la altul. În acest caz se formează particule încărcate pozitiv și negativ. Putem observa legătura ionică pe un exemplu simplu - astfel de caracteristici sunt caracteristice diferitelor oxizi și săruri. O altă caracteristică a cristalelor ionice este conductivitatea scăzută a căldurii, dar valorile acesteia pot crește considerabil atunci când sunt încălzite. La nodurile rețelei cristaline, este posibil să se observe diferite molecule care se disting printr-o legătură atomică puternică.

O mulțime de minerale pe care le întâlnim peste tot în natură au o structură cristalină. Starea amorfă a materiei este, de asemenea, natura în forma ei pură. Numai în acest caz, organismul este lipsit de formă, dar cristalele pot lua forma de poliedre frumos, cu care are fețe plane, precum și formă nouă frumusețe uimitoare și puritatea solidelor.

Ce sunt cristalele? Structura cristalină amorfă

Forma acestor corpuri este constantă pentru o anumită conexiune. De exemplu, berilul arată întotdeauna ca o prismă hexagonală. Petrece un mic experiment. Luați o mică sare de masă cristalină în formă de cub (castron) și puneți-o într-o soluție specială cât mai saturată cu aceeași sare de masă. În timp, veți observa că acest corp a rămas neschimbat - a luat din nou forma unui cub sau a unei sfere, care este inerentă în cristale de sare de masă.

Substanțe cristaline amorfe - Acestea sunt corpuri care pot conține atât faze amorfe cât și cristaline. Ce afectează proprietățile materialelor unei astfel de structuri? În principal, raportul volum diferit și locația diferită în raport cu celelalte. Exemple obișnuite de astfel de substanțe sunt materialele fabricate din ceramică, porțelan, sitall. Din tabelul proprietăților materialelor cu structură cristalină amorfă se știe că porțelanul conține procentul maxim al fazei de sticlă. Indicatorii fluctuează în intervalul 40-60%. Cel mai mic conținut pe care îl vedem în cazul turnării de piatră - mai puțin de 5%. În același timp, o absorbție mai mare a apei va fi la placa ceramică.

După cum se știe, materiale industriale, cum ar fi porțelan, placi ceramice, vase de piatra si sticla ceramica - este materiale amorfe-cristaline, deoarece acestea conțin fază sticloasă în timp ce cristalele în structura sa. Trebuie remarcat faptul că proprietățile materialelor nu depind de conținutul fazelor de sticlă din el.

Metale amorfe

Utilizarea substanțelor amorfe se efectuează cel mai activ în domeniul medicinei. De exemplu, un metal răcit rapid este utilizat în mod activ în chirurgie. Datorită evoluțiilor conexe, mulți oameni au putut să se miște independent după răniri grave. Problema este că substanța structurii amorfe este un biomaterial excelent pentru implantarea în os. S-au obținut șuruburi speciale, plăci, știfturi, știfturi introduse în fracturi severe. La începutul operației în astfel de scopuri s-au folosit oțel și titan. Numai mai târziu sa observat că substanțele amorfe se dizolvă foarte lent în organism și această proprietate surprinzătoare face posibilă recuperarea țesuturilor osoase. Ulterior, substanța este înlocuită cu un os.

Aplicarea substanțelor amorfe în metrologie și mecanică de precizie

Mecanica precisă se bazează tocmai pe precizie și, prin urmare, se numește. Rolul deosebit de important în această industrie, precum și în metrologie, este jucat de indicatorii ultra-precise ai instrumentelor de măsurare, ceea ce ne permite să realizăm folosirea corpurilor amorfe în dispozitive. Datorită măsurătorilor precise, se efectuează cercetări științifice și de laborator în institute din domeniul mecanicii și fizicii, se primesc noi pregătiri, cunoștințele științifice sunt îmbunătățite.

polimeri

Un alt exemplu de utilizare a substanțelor amorfe este polimerii. Acestea pot trece ușor dintr-o stare solidă într-un lichid, în timp ce polimerii cristalini sunt caracterizați printr-un punct de topire și nu printr-o temperatură de înmuiere. Care este starea fizică a polimerilor amorfe? Dacă dați aceste substanțe la o temperatură scăzută, puteți observa că ele vor fi într-o stare sticlosă și vor prezenta proprietățile substanțelor solide. Încălzirea graduală contribuie la faptul că polimerii încep să treacă într-o stare de elasticitate crescută.

Substanțele amoroase, exemple pe care le-am prezentat, sunt utilizate intens în industrie. Starea superelastică permite polimerilor să se deformeze arbitrar, dar această stare este atinsă datorită flexibilității crescute a legăturilor și a moleculelor. Creșterea suplimentară a indicilor de temperatură duce la faptul că polimerul obține proprietăți și mai elastice. Începe să se transforme într-o stare specială fluidă și vâscoasă.

Dacă lăsați situația necontrolată și nu împiedicați creșterea temperaturii suplimentare, polimerul va suferi distrugere, adică distrugere. Starea vâscoasă arată că toate legăturile macromoleculei sunt foarte mobile. Atunci când o moleculă de polimer curge, legăturile nu se îndreaptă, ci, de asemenea, converg puternic unul cu celălalt. Acțiunea intermoleculară transformă polimerul într-o substanță rigidă (cauciuc). Acest proces se numește tranziție mecanică de sticlă. Substanța obținută este utilizată pentru producerea de filme și fibre.

Pe baza polimerilor, se pot obține poliamide, poliacrilonitrili. Pentru fabricarea filmului de polimer, este necesar pentru a împinge polimerul prin filierelor, care au o deschidere în formă de fantă, și pentru a pune pe bandă. Astfel se fabrică materiale de ambalare și baze pentru benzi magnetice. Polimerii includ de asemenea diverse vopsele (formarea spumei într-un solvent organic), adezivi și alte materiale de fixare și compozite (rășină de bază cu un material de umplutură), materiale plastice.

Domenii de aplicare a polimerilor

Astfel de substanțe amorfe sunt bine stabilite în viața noastră. Acestea sunt aplicate peste tot. Acestea includ:

1. Diverse baze pentru fabricarea de lacuri, cleiuri, produse din plastic (rășini fenol-formaldehidă).

2. Elastomeri sau cauciucuri sintetice.

3. Materiale electroizolante - clorură de polivinil sau toate ferestrele din PVC din plastic cunoscute. Este rezistent la incendii, deoarece este considerat a fi rezistent la foc, a crescut rezistența mecanică și proprietățile de izolare electrică.

4. Poliamidă - o substanță cu rezistență foarte mare, rezistență la uzură. Are caracteristici dielectrice înalte.

5. Plexiglas sau metacrilat de polimetil. Putem aplica în domeniul ingineriei electrice sau să o folosim ca material pentru structuri.

6. Fluoroplastica sau politetrafluoretilenă este un dielectric cunoscut care nu prezintă proprietăți de dizolvare în solvenți de origine organică. Un domeniu extins de temperaturi și proprietăți dielectrice bune îi permit să fie utilizat ca material hidrofob sau antifricțiune.

7. Polistiren. Acest material nu este afectat de acizi. Ea, precum și fluoroplastia și poliamida, pot fi considerate dielectrice. Foarte rezistent la stres mecanic. Polistirenul este utilizat universal. De exemplu, sa dovedit a fi un material izolator structural și electric. Se utilizează în ingineria electrică și radio.

8. Probabil cel mai cunoscut polimer pentru noi este polietilena. Materialul prezintă stabilitate sub influența unui mediu agresiv, absolut nu trece umiditate. Dacă ambalajul este fabricat din polietilenă, nu vă puteți teama că conținutul se va deteriora sub influența ploii abundente. Polietilena este, de asemenea, un dielectric. Aplicarea sa este extinsă. Produce structuri de țevi, diverse produse electrice, folii de izolație, carcase pentru cabluri de telefon și cabluri electrice, piese pentru radio și alte echipamente.

9. Clorura de polivinil este o substanță foarte polimerică. Este sintetic și termoplastic. Are o structură moleculară asimetrică. Aproape nu trece apa și se face prin presare prin ștanțare și prin turnare. Polivinilclorura este folosită cel mai adesea în industria electrică. Baza pentru o varietate de tuburi și furtunuri izolante pentru protecție chimică, bănci de baterii, grommets și garnituri, sârmă și cablu. Clorura de polivinil este de asemenea un substitut excelent pentru plumbul dăunător. Nu poate fi folosit ca circuite de înaltă frecvență sub formă de dielectric. Și toate din cauza faptului că în acest caz pierderile dielectrice vor fi ridicate. Are o conductivitate ridicată.