Cuerpos amorfos. Fusión de cuerpos amorfos.

Junto a los sólidos cristalinos, existen los amorfos. sólidos. Los cuerpos amorfos, a diferencia de los cristales, no tienen orden estricto en la disposición de los átomos. Sólo los átomos más cercanos (vecinos) están dispuestos en algún orden. Pero

No existe una repetibilidad estricta en todas las direcciones del mismo elemento estructural, característica de los cristales, en cuerpos amorfos.

A menudo, la misma sustancia se puede encontrar tanto en estado cristalino como amorfo. Por ejemplo, el cuarzo puede estar en forma cristalina o amorfa (sílice). La forma cristalina del cuarzo se puede representar esquemáticamente como una red de hexágonos regulares (Fig. 77, a). La estructura amorfa del cuarzo también tiene forma de red, pero Forma irregular. Junto con los hexágonos, contiene pentágonos y heptágonos (Fig. 77, b).

Propiedades de los cuerpos amorfos. Todos los cuerpos amorfos son isotrópicos: su propiedades físicas lo mismo en todas direcciones. Los cuerpos amorfos incluyen vidrio, muchos plásticos, resina, colofonia, azúcar cande, etc.

Bajo influencias externas se detectan simultáneamente cuerpos amorfos. propiedades elásticas, como los sólidos, y la fluidez, como los líquidos. En impactos de corta duración (impactos), se comportan como un cuerpo sólido y, con un impacto fuerte, se rompen en pedazos. Pero a muy exposición prolongada Los cuerpos amorfos fluyen. Por ejemplo, un trozo de resina se extiende gradualmente sobre una superficie sólida. Los átomos o moléculas de cuerpos amorfos, como las moléculas líquidas, tienen tiempo específico La “vida sedentaria” es el tiempo de oscilaciones alrededor de la posición de equilibrio. Pero a diferencia de los líquidos, este tiempo es muy largo. En este sentido, los cuerpos amorfos se acercan a los cristalinos, ya que rara vez se producen saltos de átomos de una posición de equilibrio a otra.

A bajas temperaturas, los cuerpos amorfos se parecen a los sólidos en sus propiedades. Casi no tienen fluidez, pero a medida que aumenta la temperatura se van ablandando y sus propiedades se acercan cada vez más a las propiedades de los líquidos. Esto sucede porque a medida que aumenta la temperatura, los saltos de átomos desde una posición se vuelven gradualmente más frecuentes.

equilibrio a otro. No existe un punto de fusión específico para los cuerpos amorfos, a diferencia de los cristalinos.

Física del estado sólido. Todas las propiedades de los sólidos (cristalinos y amorfos) pueden explicarse basándose en el conocimiento de su estructura atómica-molecular y las leyes del movimiento de las moléculas, átomos, iones y electrones que forman los sólidos. Los estudios de las propiedades de los sólidos se combinan en área grande física moderna- física del estado sólido. El desarrollo de la física del estado sólido se ve estimulado principalmente por las necesidades de la tecnología. Aproximadamente la mitad de los físicos del mundo trabajan en el campo de la física del estado sólido. Por supuesto, los logros en este ámbito son impensables sin un conocimiento profundo de todas las demás ramas de la física.

1. ¿En qué se diferencian los cuerpos cristalinos de los amorfos? 2. ¿Qué es la anisotropía? 3. Dé ejemplos de cuerpos monocristalinos, policristalinos y amorfos. 4. ¿En qué se diferencian las dislocaciones de borde de las dislocaciones de tornillo?

La estructura de los cuerpos amorfos. Investigación usando microscopio electrónico Y rayos X indican que en los cuerpos amorfos no existe un orden estricto en la disposición de sus partículas. A diferencia de los cristales, donde hay orden de largo alcance en la disposición de las partículas, en la estructura de los cuerpos amorfos hay orden de cierre. Esto significa que un cierto orden de la disposición de las partículas se conserva sólo cerca de cada partícula individual(ver imagen).

La parte superior de la figura muestra la disposición de las partículas en el cuarzo cristalino, la parte inferior muestra la forma amorfa de existencia del cuarzo. Estas sustancias constan de las mismas partículas: moléculas de óxido de silicio SiO2.

Como partículas de cualquier cuerpo, Las partículas de cuerpos amorfos fluctúan de forma continua y aleatoria y, más a menudo que las partículas de cristales, pueden saltar de un lugar a otro. Esto se ve facilitado por el hecho de que las partículas de los cuerpos amorfos están ubicadas con una densidad desigual; en algunos lugares hay espacios relativamente grandes entre sus partículas. Sin embargo, esto no es lo mismo que las “vacantes” en los cristales (ver § 7).

Cristalización de cuerpos amorfos. Con el tiempo (semanas, meses), algunos cuerpos amorfos espontáneamente ir a estado cristalino. Por ejemplo, los caramelos de azúcar o la miel que se dejan reposar durante varios meses se vuelven opacos. En este caso, se dice que la miel y los dulces están “confitados”. Al romper un bastón de caramelo o recoger miel con una cuchara, veremos la formación de cristales de azúcar que antes existían en estado amorfo.

La cristalización espontánea de cuerpos amorfos indica que El estado cristalino de una sustancia es más estable que el amorfo. MKT lo explica de esta manera. Las fuerzas repulsivas de los “vecinos” obligan a las partículas del cuerpo amorfo a moverse preferentemente hacia donde hay grandes espacios. Como resultado, se produce una disposición más ordenada de las partículas, es decir, se produce la cristalización.

Compruébalo tú mismo:

1. El propósito de este párrafo es presentar...
2. Cual características comparativas¿Le dimos a los cuerpos amorfos?
3. Para el experimento utilizamos los siguientes equipos y materiales: ...
4. Durante la preparación para el experimento, nosotros...
5. ¿Qué veremos durante el experimento?
6. ¿Cuál es el resultado del experimento con una vela de estearina y un trozo de plastilina?
7. A diferencia de los cuerpos amorfos, los cuerpos cristalinos...
8. Cuando un cuerpo cristalino se derrite...
9. A diferencia de los cuerpos cristalinos, los amorfos...
10. Los cuerpos amorfos incluyen cuerpos para los cuales...
11. ¿Qué hace que los cuerpos amorfos parezcan líquidos? Ellos...
12. Describe el inicio del experimento para confirmar la fluidez de los cuerpos amorfos.
13. Describe el resultado del experimento para confirmar la fluidez de los cuerpos amorfos.
14. Formule una conclusión a partir de la experiencia.
15. ¿Cómo sabemos que los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto en la disposición de sus partículas?
16. ¿Cómo entendemos el término “orden de corto alcance” en la disposición de las partículas de un cuerpo amorfo?
17. Las mismas moléculas de óxido de silicio se encuentran tanto en cristalino como...
18. ¿Cuál es la naturaleza del movimiento de las partículas de un cuerpo amorfo?
19. ¿Cuál es la naturaleza de la disposición de las partículas de un cuerpo amorfo?
20. ¿Qué les puede pasar a los cuerpos amorfos con el tiempo?
21. ¿Cómo puedes estar seguro de que hay policristales de azúcar en los dulces o en la miel confitada?
22. ¿Por qué pensamos que el estado cristalino de una sustancia es más estable que el amorfo?
23. ¿Cómo explica MCT la cristalización independiente de algunos cuerpos amorfos?

No todos los sólidos son cristales. Hay muchos cuerpos amorfos.

Los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto en la disposición de los átomos. Sólo los átomos vecinos más cercanos están dispuestos en algún orden. Pero no existe una direccionalidad estricta en todas las direcciones del mismo elemento estructural, que es característica de los cristales en cuerpos amorfos.

A menudo, la misma sustancia se puede encontrar tanto en estado cristalino como amorfo. Por ejemplo, el cuarzo SiO2 puede estar en forma cristalina o amorfa (sílice). La forma cristalina del cuarzo se puede representar esquemáticamente como una red de hexágonos regulares. La estructura amorfa del cuarzo también tiene apariencia de red, pero de forma irregular. Además de los hexágonos, contiene pentágonos y heptágonos.

En 1959, el físico inglés D. Bernal realizó experimentos interesantes: tomó muchas bolitas de plastilina mismo tamaño, los enrollé en tiza en polvo y los presioné hasta formar una bola grande. Como resultado, las bolas se deformaron en poliedros. Resultó que en este caso se formaban predominantemente caras pentagonales y los poliedros tenían en promedio 13,3 caras. Así que definitivamente hay cierto orden en las sustancias amorfas.

Los cuerpos amorfos incluyen vidrio, resina, colofonia, azúcar cande, etc. A diferencia de las sustancias cristalinas. sustancias amorfas isotrópico, es decir, sus propiedades mecánicas, ópticas, eléctricas y otras no dependen de la dirección. Los cuerpos amorfos no tienen un punto de fusión fijo: la fusión se produce en un determinado rango de temperatura. La transición de una sustancia amorfa del estado sólido al líquido no va acompañada de un cambio brusco de propiedades. Modelo físico el estado amorfo aún no se ha creado.

Cuerpos amorfos ocupar posición intermedia entre sólidos cristalinos y líquidos. Sus átomos o moléculas se encuentran en orden relativo. Comprender la estructura de los sólidos (cristalinos y amorfos) le permite crear materiales con las propiedades deseadas.

Bajo influencias externas, los cuerpos amorfos exhiben propiedades elásticas, como los sólidos, y fluidez, como los líquidos. Así, bajo impactos de corta duración (impactos), se comportan como cuerpos sólidos y, bajo un fuerte impacto, se rompen en pedazos. Pero con una exposición muy prolongada, los cuerpos amorfos fluyen. Sigamos un trozo de resina que reposa sobre una superficie lisa. Poco a poco la resina se esparce sobre él y cuanto mayor es la temperatura de la resina, más rápido sucede.

Los cuerpos amorfos a bajas temperaturas se parecen a los sólidos en sus propiedades. Casi no tienen fluidez, pero a medida que aumenta la temperatura se van ablandando y sus propiedades se acercan cada vez más a las propiedades de los líquidos. Esto sucede porque a medida que aumenta la temperatura, los saltos de los átomos de una posición a otra se vuelven gradualmente más frecuentes. Los cuerpos amorfos, a diferencia de los cristalinos, no tienen una temperatura corporal específica.

Al enfriar sustancia liquida La cristalización no siempre ocurre. bajo ciertas condiciones, se puede formar un estado sólido amorfo (vítreo) de desequilibrio. En estado vítreo pueden ser sustancias simples(carbono, fósforo, arsénico, azufre, selenio), óxidos (por ejemplo, boro, silicio, fósforo), haluros, calcogenuros y muchos polímeros orgánicos. En este estado, la sustancia puede ser estable, por ejemplo, durante un largo período de tiempo. , la edad de algunos vidrios volcánicos se calcula en millones de años. Físico y Propiedades químicas Las sustancias en estado amorfo vítreo pueden diferir significativamente de las propiedades. sustancia cristalina. Por ejemplo, el dióxido de germanio vítreo es químicamente más activo que el cristalino. Las diferencias en las propiedades del estado amorfo líquido y sólido están determinadas por la naturaleza del movimiento térmico de las partículas: en el estado amorfo, las partículas solo son capaces de vibrar y movimientos rotacionales, pero no puede moverse a través de la sustancia.

Bajo la influencia de cargas mecánicas o cambios de temperatura, los cuerpos amorfos pueden cristalizar. Reactividad sustancias en estado amorfo es significativamente mayor que en estado cristalino. signo principal estado de la materia amorfo (del griego "amorphos" - sin forma): la ausencia de átomos o red molecular, es decir, la periodicidad tridimensional de la estructura característica del estado cristalino.

Hay sustancias que sólo pueden existir en forma sólida en estado amorfo. Se refiere a polímeros con una secuencia irregular de unidades.

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Además de los sólidos que tienen una estructura cristalina, que se caracteriza en estricto orden en la disposición de los átomos, existen sólidos amorfos.

Los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto en la disposición de los átomos. Sólo los átomos vecinos más cercanos están dispuestos en algún orden. Pero en los cuerpos amorfos no existe una repetibilidad estricta en todas las direcciones del mismo elemento estructural, característica de los cristales. En cuanto a la disposición de los átomos y su comportamiento, los cuerpos amorfos son similares a los líquidos. A menudo, la misma sustancia se puede encontrar tanto en estado cristalino como amorfo.

Investigación teórica conducen a la producción de sólidos cuyas propiedades son completamente inusuales. Sería imposible obtener tales órganos mediante prueba y error. La creación de transistores, que se discutirá más adelante, - ejemplo brillante Cómo la comprensión de la estructura de los sólidos condujo a una revolución en toda la tecnología de radio.

La obtención de materiales con propiedades mecánicas, magnéticas, eléctricas y de otro tipo específicas es una de las principales direcciones de la física moderna del estado sólido.

¿Alguna vez te has preguntado qué son estas misteriosas sustancias amorfas? Se diferencian en estructura tanto de los sólidos como de los líquidos. El hecho es que tales cuerpos se encuentran en un estado especial condensado, que sólo tiene un orden de corto alcance. Ejemplos de sustancias amorfas son la resina, el vidrio, el ámbar, el caucho, el polietileno, el cloruro de polivinilo (nuestro favorito ventanas de plastico), varios polímeros y otros. Son sólidos que no tienen red cristalina. Estos también incluyen lacre, diversos adhesivos, caucho duro y plásticos.

Propiedades inusuales de sustancias amorfas.

Durante la escisión no se forman aristas en los sólidos amorfos. Las partículas están completamente desordenadas y se ubican en quemarropa el uno al otro. Pueden ser muy espesos o viscosos. ¿Cómo les afectan las influencias externas? Influenciado diferentes temperaturas Los cuerpos se vuelven fluidos, como líquidos, y al mismo tiempo bastante elásticos. En caso influencia externa no dura mucho tiempo, las sustancias de estructura amorfa pueden golpe poderoso romper en pedazos. La influencia externa a largo plazo conduce al hecho de que simplemente fluyen.

Prueba un pequeño experimento con resina en casa. Póntelo superficie dura, y notarás que comienza a extenderse suavemente. Así es, ¡es sustancia! La velocidad depende de la temperatura. Si es muy alto, la resina empezará a esparcirse notablemente más rápido.

¿Qué más es característico de tales cuerpos? Pueden tomar cualquier forma. Si se colocan sustancias amorfas en forma de pequeñas partículas en un recipiente, por ejemplo, en una jarra, también tomarán la forma del recipiente. También son isotrópicos, es decir, presentan las mismas propiedades físicas en todas direcciones.

Derretimiento y transición a otros estados. metal y vidrio

El estado amorfo de una sustancia no implica el mantenimiento de ninguna temperatura específica. En valores bajos los cuerpos se congelan, en valores altos se derriten. Por cierto, de esto también depende el grado de viscosidad de tales sustancias. Baja temperatura promueve una viscosidad reducida, una viscosidad alta, por el contrario, la aumenta.

Para las sustancias de tipo amorfo, se puede distinguir una característica más: la transición a un estado cristalino y espontáneo. ¿Por qué está pasando esto? Energía interna en un cuerpo cristalino es mucho menor que en uno amorfo. Podemos notar esto en el ejemplo de los productos de vidrio: con el tiempo, el vidrio se vuelve turbio.

Vidrio metálico: ¿qué es? El metal se puede eliminar de la red cristalina durante la fusión, es decir, una sustancia con una estructura amorfa se puede volver vítrea. Durante la solidificación durante el enfriamiento artificial, se forma nuevamente la red cristalina. El metal amorfo tiene una sorprendente resistencia a la corrosión. Por ejemplo, una carrocería hecha con él no necesitaría varios revestimientos, ya que no estaría sujeta a destrucción espontánea. Una sustancia amorfa es un cuerpo cuya estructura atómica tiene una fuerza sin precedentes, lo que significa que un metal amorfo podría utilizarse en absolutamente cualquier sector industrial.

Estructura cristalina de sustancias.

Para comprender bien las características de los metales y poder trabajar con ellos, es necesario tener conocimientos de la estructura cristalina de determinadas sustancias. La producción de productos metálicos y el campo de la metalurgia no podrían haberse desarrollado tanto si la gente no tuviera ciertos conocimientos sobre los cambios en la estructura de las aleaciones. métodos tecnológicos y características de desempeño.

Cuatro estados de la materia

Es bien sabido que existen cuatro estados de agregación: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Los sólidos amorfos también pueden ser cristalinos. Con esta estructura se puede observar la periodicidad espacial en la disposición de las partículas. Estas partículas en cristales pueden realizar movimiento periódico. En todos los cuerpos que observamos en estado gaseoso o líquido, podemos notar el movimiento de partículas en forma de desorden caótico. Los sólidos amorfos (por ejemplo, metales en estado condensado: caucho duro, productos de vidrio, resinas) pueden denominarse líquidos congelados porque, cuando cambian de forma, se pueden notar tales característica distintiva, como la viscosidad.

Diferencia entre cuerpos amorfos y gases y líquidos.

Las manifestaciones de plasticidad, elasticidad y endurecimiento durante la deformación son características de muchos cuerpos. Sustancias cristalinas y amorfas en en mayor medida tienen estas características, mientras que los líquidos y gases no tienen tales propiedades. Pero puedes notar que contribuyen a un cambio elástico de volumen.

Sustancias cristalinas y amorfas. Propiedades mecánicas y físicas.

¿Qué son las sustancias cristalinas y amorfas? Como se mencionó anteriormente, aquellos cuerpos que tienen un coeficiente de viscosidad enorme pueden denominarse amorfos y su fluidez es imposible a temperaturas normales. Y aquí calor, por el contrario, les permite ser fluidos, como un líquido.

Las sustancias parecen completamente diferentes. tipo cristalino. Estos sólidos pueden tener su propio punto de fusión, dependiendo de la presión externa. Es posible obtener cristales si se enfría el líquido. Si no tomas ciertas medidas, notarás que en estado líquido comienzan a aparecer varios centros de cristalización. En el área que rodea estos centros, se produce la formación. sólido. Cristales muy pequeños comienzan a unirse entre sí en orden aleatorio y se obtiene el llamado policristal. Un cuerpo así es isotrópico.

Características de las sustancias.

¿Qué determina lo físico y lo características mecánicas teléfono? Importante tener enlaces atómicos, así como el tipo estructura cristalina. Los cristales iónicos se caracterizan por tener enlaces iónicos, lo que significa una transición suave de un átomo a otro. En este caso, se produce la formación de partículas cargadas positiva y negativamente. Enlace iónico podemos mirar ejemplo sencillo- tales características son características de varios óxidos y sales. Otra característica cristales iónicos- baja conductividad térmica, pero su rendimiento puede aumentar notablemente cuando se calienta. En los nodos de la red cristalina se pueden ver varias moléculas que se distinguen por fuertes enlaces atómicos.

Muchos minerales que encontramos en la naturaleza tienen una estructura cristalina. Y estado amorfo Las sustancias también son naturaleza en su forma pura. Sólo que en este caso el cuerpo es algo informe, pero los cristales pueden tomar la forma de hermosos poliedros con bordes planos, así como formar nuevos cuerpos sólidos de asombrosa belleza y pureza.

¿Qué son los cristales? Estructura cristalina amorfa

La forma de tales cuerpos es constante para un compuesto particular. Por ejemplo, el berilo siempre parece un prisma hexagonal. Pruebe un pequeño experimento. Toma un cristal pequeño sal de mesa forma cúbica(bola) y ponerlo en una solución especial lo más saturada posible con la misma sal de mesa. Con el tiempo, notará que este cuerpo no ha cambiado: ha vuelto a adquirir la forma de un cubo o una bola, característica de los cristales de sal de mesa.

3.- Policloruro de vinilo, o las conocidas ventanas de plástico PVC. Es resistente al fuego, ya que se considera retardante de llama, tiene mayor resistencia mecánica y propiedades de aislamiento eléctrico.

4. La poliamida es una sustancia con muy alta resistencia y resistencia al desgaste. Se caracteriza por altas características dieléctricas.

5. Plexiglás o polimetacrilato de metilo. Podemos utilizarlo en el campo de la ingeniería eléctrica o utilizarlo como material para estructuras.

6. El fluoroplástico, o politetrafluoroetileno, es un dieléctrico bien conocido que no presenta propiedades de disolución en disolventes de origen orgánico. Amplio rango de temperatura y buena propiedades dielectricas permitir su uso como material hidrofóbico o antifricción.

7. Poliestireno. Este material no se ve afectado por los ácidos. Al igual que el fluoroplástico y la poliamida, puede considerarse un dieléctrico. Muy duradero frente al estrés mecánico. El poliestireno se utiliza en todas partes. Por ejemplo, ha demostrado su eficacia como elemento estructural y material aislante electrico. Utilizado en ingeniería eléctrica y de radio.

8. Probablemente el polímero más famoso para nosotros sea el polietileno. El material es resistente a la exposición a ambientes agresivos; es absolutamente impermeable a la humedad. Si el embalaje es de polietileno, no hay que temer que el contenido se deteriore al exponerse a fuertes lluvias. El polietileno también es un dieléctrico. Su aplicación es extensa. A partir de él se fabrican estructuras de tuberías, diversos productos eléctricos, películas aislantes, fundas para cables telefónicos y de cable. líneas eléctricas, repuestos para radio y otros equipos.

9. El cloruro de polivinilo es una sustancia con alto contenido de polímeros. Es sintético y termoplástico. Tiene una estructura molecular que es asimétrica. Es casi impermeable al agua y se elabora presionando, estampando y moldeando. El cloruro de polivinilo se utiliza con mayor frecuencia en la industria eléctrica. En base a esto, varias mangueras termoaislantes y mangueras para protección química, bancos de baterías, manguitos y juntas aislantes, alambres y cables. El PVC también es un excelente sustituto del nocivo plomo. No se puede utilizar como circuito de alta frecuencia en forma de dieléctrico. Y todo porque en este caso los indicadores. pérdidas dieléctricas será alto. Tiene alta conductividad.