Amorfne tvari. Kristalna i amorfna stanja materije. Upotreba amorfnih tvari

Jeste li ikada razmišljali o tome što su tajanstvene amorfne tvari? U strukturi se razlikuju od čvrstih i tekućih. Činjenica je da su takva tijela u posebnoj kondenziranoj državi koja ima samo kratkoročni redoslijed. Primjeri amorfnih materijala - smola, stakla, jantarna, gume, polietilen, polivinil klorid (PVC) je naš omiljene, te razne druge polimere. To su krute tvari koje nemaju kristalnu rešetku. Ipak, oni su vosak, razne ljepila, tvrde gume i plastike.

Neobična svojstva amorfnih tvari

Tijekom cijepanja u amorfna tijela nema lica koja nastaju. Čestice su potpuno neuredne i bliske jedna s drugom. Oni mogu biti vrlo gusti ili viskozni. Kako su utjecaji vanjskih utjecaja? Pod utjecajem različitih temperatura, tijela postaju tekućina, poput tekućina, a istovremeno i prilično elastična. U slučaju kada vanjski efekt ne traje dugo, tvari amorfne strukture mogu se podijeliti na komade u snažnom napadu. Dugoročni utjecaj izvana dovodi do činjenice da oni teku.

Pokušajte provesti mali pokus kod kuće uz upotrebu smole. Stavite je na tvrdu površinu i vidjet ćete da ona počinje teći glatko. Tako je, to je amorfna tvar! Brzina ovisi o temperaturi. Ako je vrlo visoka, smola će teći mnogo brže.

Što je drugo tipično za takva tijela? Mogu podnijeti bilo koji oblik. Ako se amorfne tvari u obliku malih čestica stave u posudu, na primjer, u jatu, oni će također biti u obliku posude. Oni su također izotropni, tj. Pokazuju isto fizička svojstva u svim smjerovima.

Taloženje i prijelaz na druge države. Metal i staklo

Amorfno stanje tvari ne podrazumijeva održavanje bilo koje posebne temperature. Na niskim parametrima, tijelo se smrzne, na visokim temperaturama se topi. Usput, ovisi i stupanj viskoznosti takvih tvari. Niska temperatura potiče smanjenu viskoznost, visoka, naprotiv, povećava se.

Za tvari amorfnog tipa može se izdvojiti još jedna značajka: prijelaz u kristalnu i spontanu. Zašto se to događa? Unutarnja energija u kristalnom tijelu mnogo je manja nego u amorfnom. To možemo vidjeti na primjeru staklenih proizvoda - s vremenom, naočale postaju mutne.

Metalno staklo - što je to? Metal se može ukloniti iz kristalne rešetke tijekom topljenja, tj. Da tvari amorfne strukture tvore vitriju. Tijekom stvrdnjavanja s umjetnim hlađenjem kristalna rešetka ponovno se formira. Amorfni metal ima jednostavno nevjerojatnu otpornost na koroziju. Na primjer, tijelo proizvedeno od njega ne bi trebalo različite prevlake, jer ne bi bilo podvrgnuto spontanom uništenju. Amorfna tvar je tijelo čija atomska struktura ima nenadmašnu snagu, što znači da se amorfni metal može koristiti u bilo kojoj industriji.

Kristalna struktura tvari

Da bi dobro razumjeli karakteristike metala i mogli raditi s njima, mora se poznavati kristalna struktura određenih tvari. Proizvodnja metalnih proizvoda i metalurške industrije ne bi se moglo razvijati ako ljudi nisu imali određeno znanje o promjenama u strukturi legura, tehnološkim metodama i karakteristikama izvedbe.

Četiri stanja materije

Poznato je da postoje četiri agregatna stanja: čvrsta, tekuća, plinovita, plazma. Čvrste amorfne tvari također mogu biti kristalne. S ovom strukturom može se promatrati prostorna periodičnost u rasporedu čestica. Te čestice su u kristali može izvršiti periodično kretanje. Sva tijela koje vidimo u plinovitom ili tekućem stanju, moguće je promatrati gibanje čestica u kaotičnom neredu. Amorfne krutine (npr metala u stanju sjedinjena, ebonit, stakla, smole) mogu se nazvati smrznuti tekućina tip, jer su se promjena može vidjeti na takav karakteristično svojstvo kao viskoznosti.

Razlika između amorfnih tijela od plinova i tekućina

Obilježja plastičnosti, elastičnosti i otvrdnjavanja pod deformacijom su svojstvena mnogim tijelima. Kristalne i amorfne tvari imaju više od ovih svojstava, dok tekućine i plinovi nemaju ta svojstva. Ali možete vidjeti da oni pridonose elastičnoj promjeni volumena.

Kristalne i amorfne tvari. Mehanička i fizička svojstva

Što su kristalne i amorfne tvari? Kao što je gore spomenuto, ona tijela koja imaju ogroman koeficijent viskoznosti mogu se nazvati amorfnim, a njihova fluidnost je nemoguća pri običnim temperaturama. Ali visoka temperatura, naprotiv, omogućuje im da budu tekućine, kao tekućina.

Apsolutno drugi su tvari kristalnog tipa. Ove krute tvari mogu imati svoje talište, što ovisi o vanjskom pritisku. Proizvodnja kristala je moguća ako se tekućina ohladi. Ako ne poduzmete određene mjere, možete primijetiti da se različiti centri kristalizacije počinju pojavljivati ​​u tekućem stanju. Regija koja okružuje te centre proizvodi čvrstu. Vrlo mali kristali počinju se ujediniti jedni s drugima na neuredan način i dobiti takozvani polikristal. Takvo tijelo je izotropno.

Značajke tvari

Što određuje fizičke i mehaničke osobine tijela? Važne su atomske veze, kao i vrsta kristalne strukture. Ion-tip kristala karakterizira ionske veze, što znači glatku prijelaz s jednog atoma u drugi. U tom slučaju formiraju se pozitivno i negativno nabijene čestice. Jednostavan primjer možemo promatrati ionske veze - takve karakteristike karakteristične su za različite okside i soli. Još jedna karakteristika ionskih kristala je niska provodljivost topline, ali njegove vrijednosti mogu se znatno povećati kada se zagrije. Na čvorovima kristalne rešetke moguće je primijetiti različite molekule koje se odlikuju jakom atomskom vezom.

Puno minerala koje susrećemo posvuda u prirodi imaju kristalnu strukturu. A amorfno stanje materije također je priroda u čistom obliku. Samo u tom slučaju tijelo je bez oblika, ali kristali mogu biti u obliku prekrasnog poliedra s koje imaju ravno lica, kao i oblik nove zapanjujuće ljepote i čistoće tvari.

Što su kristali? Amorfna-kristalna struktura

Oblik takvih tijela je konstantan za određenu vezu. Na primjer, beril uvijek izgleda poput šesterokutnog prizma. Provedite mali eksperiment. Uzmite malu kristaliničnu stolnu sol u obliku kocke (zdjelu) i stavite u posebnu otopinu što je moguće više zasićene s istom solnom solju. S vremenom ćete primijetiti da je ovo tijelo ostalo nepromijenjeno - ona je ponovno dobila oblik kocke ili kugle koja je svojstvena kristalima solne soli.

Amorfne-kristalne tvari - To su tijela koja mogu sadržavati i amorfne i kristalne faze. Što utječe na svojstva materijala takve strukture? Uglavnom različiti omjer volumena i različita mjesta u odnosu jedni na druge. Uobičajeni primjeri takvih tvari su materijali od keramike, porculana i sitala. Iz tablice svojstava materijala s amorfnom kristalnom strukturom postaje poznato da porculan sadrži maksimalni postotak staklene faze. Indikatori variraju unutar 40-60 posto. Najniži sadržaj koji vidimo na primjeru lijevanja kamena - manje od 5 posto. Istodobno, na keramičkoj ploči će biti veća apsorpcija vode.

Kao što je poznato, industrijski materijali poput porculana, keramičke pločice, kamen i keramika staklene keramike - amorfni-kristalni materijal, jer sadrži staklastu fazu, dok je u strukturi kristala. Treba napomenuti da svojstva materijala ne ovise o sadržaju staklenih faza u njemu.

Amorfni metali

Upotreba amorfnih tvari najaktivnije se provodi u području medicine. Na primjer, brzo hlađeni metal aktivno se koristi u operaciji. Zahvaljujući sličnim događajima, mnogi su se mogli samostalno kretati nakon teških ozljeda. Stvar je u tome što je tvar amorfne strukture izvrsna biomaterija za implantaciju u kost. Dobiveni posebni vijci, ploče, igle, igle uvedene su u teške frakture. Ranije u operaciji za takve svrhe korišteni su čelik i titan. Tek kasnije je primijetio da se amorfne supstance vrlo brzo spuštaju u tijelu, a ta iznenađujuća svojstva omogućuju oporavak koštanih tkiva. Nakon toga tvar se zamjenjuje kostom.

Primjena amorfnih tvari u metrologiji i preciznoj mehanici

Precizna mehanika temelji se upravo na točnosti i stoga se zove. Posebno važnu ulogu u ovoj industriji, kao iu mjeriteljstvu, igraju se vrlo precizni pokazatelji mjernih instrumenata, što nam omogućava postizanje upotrebe amorfnih tijela u uređajima. Zahvaljujući preciznim mjerenjima, laboratorijska i znanstvena istraživanja provode se u institutima iz područja mehanike i fizike, primaju se nove pripreme, poboljšavaju se znanstvena znanja.

polimeri

Drugi primjer upotrebe amorfnih tvari su polimeri. Oni se polako mogu prelaziti od čvrstog stanja do tekućine, dok se kristalinični polimeri karakteriziraju točkom tališta, a ne temperaturi omekšavanja. Koje je fizičko stanje amorfnih polimera? Ako ove tvari daju nisku temperaturu, možete vidjeti da će biti u staklenom stanju i pokazati svojstva krutih tvari. Postupno zagrijavanje pridonosi činjenici da polimeri počinju prelaziti u stanje povećane elastičnosti.

Amorfne tvari, primjeri kojih smo upravo dali, intenzivno se koriste u industriji. Superelastično stanje omogućava proizvoljno deformiranje polimera, ali to stanje se postiže zbog povećane fleksibilnosti veza i molekula. Daljnje povećanje indeksa temperature dovodi do činjenice da polimer dobiva još više elastičnih svojstava. Počinje se prebaciti u poseban fluid i viskozno stanje.

Ako izostavite situaciju i ne spriječite daljnje povećanje temperature, polimer će proći destrukciju, tj. Uništenje. Viskozna stanja pokazuju da su sve veze makromolekule vrlo pokretne. Kada molekula polimera teče, veze ne samo poravnavaju, već također snažno konvergiraju jedna s drugom. Intermolekularno djelovanje pretvara polimer u krutu tvar (guma). Ovaj se proces naziva mehanička staklena prijelaz. Dobivena tvar se koristi za proizvodnju filmova i vlakana.

Na temelju polimera, poliamida, mogu se dobiti poliakrilonitrili. Za proizvodnju polimera filma, potrebno je gurnuti polimer kroz mlaznice koje imaju otvor za umetanje oblika, i staviti na vrpcu. Na taj se način proizvode materijali za pakiranje i podloge za magnetske vrpce. Polimeri uključuju i lakova (formiranje pjene, u organskom otapalu), ljepila i druge pričvrsne materijala i sastava (baza smole s punilom), plastiku.

Područja primjene polimera

Takve vrste amorfnih supstanci su čvrsto utemeljene u našem životu. Primjenjuju se posvuda. Oni uključuju:

1. Razne osnove za proizvodnju lakova, ljepila, plastičnih proizvoda (fenol-formaldehidne smole).

2. Elastomeri ili sintetičke gume.

3. Električni izolacijski materijal - polivinilklorid, ili svi poznati PVC prozori. Otporan je na požare, jer se smatra otpornim na vatru, ima povećanu mehaničku čvrstoću i svojstva električne izolacije.

4. Poliamid - tvar koja ima vrlo visoku čvrstoću, otpornost na habanje. Ima visoke dielektrične osobine.

5. Plexiglas, ili polimetil metakrilat. Možemo ga primijeniti na području elektrotehnike ili ga koristiti kao materijal za strukture.

6. Fluoroplastični, ili politetrafluoretilen, poznati su dielektrični koji ne pokazuju svojstva otapanja u otapalima organskog porijekla. Opsežan temperaturni raspon i dobre dielektrične osobine dopuštaju da se koristi kao hidrofobni ili antifrikcijski materijal.

7. Polistiren. Kisele kiseline ne utječu na ovaj materijal. To, kao i fluoroplast i poliamid, može se smatrati dielektričnim. Vrlo otporan na mehanički stres. Polistirol se koristi univerzalno. Na primjer, se dokazao kao strukturni i električni izolacijski materijal. Koristi se u električnom i radijskom inženjerstvu.

8. Vjerojatno najpoznatiji polimer za nas je polietilen. Materijal pokazuje stabilnost pod utjecajem agresivnog medija, apsolutno ne prolazi vlagu. Ako je ambalaža izrađena od polietilena, ne možete se bojati da će se sadržaj pogoršati pod utjecajem jakih kiša. Polietilen je također dielektrik. Njegova primjena je opsežna. Proizvodi cijevne konstrukcije, različite električne proizvode, izolacijske folije, kućišta za kabele telefona i vodova, dijelove za radio i drugu opremu.

9. Polivinilklorid je visoko polimerna tvar. To je sintetička i termoplastična. Ima molekularnu strukturu koja je asimetrična. Gotovo ne prolazi vodu i izrađuje se pritiskom istiskivanjem i oblikovanjem. Polivinilklorid se najčešće koristi u elektroindustriji. Temelji se na stvaranju različitih crijeva i crijeva za zaštitu od kemikalija, baterijskih tijela, izolacijskih rukavaca i brtvi, žica i kabela. Polivinil klorid je također izvrsna zamjena za štetne olovo. Ne može se koristiti kao visokofrekventni krugovi u obliku dielektričnog. I sve zbog činjenice da će u ovom slučaju dielektrični gubici biti visoki. Ima visoku provodljivost.