Shumica e substancave në klimën e butë të Tokës janë në gjendje të ngurtë. Lëndët e ngurta ruajnë jo vetëm formën e tyre, por edhe vëllimin e tyre.
Në bazë të natyrës së renditjes relative të grimcave, trupat e ngurtë ndahen në tre lloje: kristalore, amorfe dhe të përbëra.
Trupa amorfë. Shembuj të trupave amorfë përfshijnë qelqin, rrëshirat e ndryshme të ngurtësuara (qelibar), plastika, etj. Nëse një trup amorf nxehet, ai gradualisht zbutet dhe kalimi në gjendje të lëngët merr një diapazon të konsiderueshëm temperaturash.
Ngjashmëria me lëngjet shpjegohet me faktin se atomet dhe molekulat e trupave amorfë, si molekulat e lëngëta, kanë një kohë "jete të vendosur". Nuk ka pikë specifike shkrirjeje, kështu që trupat amorfë mund të konsiderohen si lëngje të superftohura me viskozitet shumë të lartë. Mungesa e rendit me rreze të gjatë në rregullimin e atomeve të trupave amorfë çon në faktin se një substancë në një gjendje amorfe ka një densitet më të ulët sesa në një gjendje kristalore.
Çrregullimi në rregullimin e atomeve të trupave amorfë çon në faktin se distanca mesatare midis atomeve në drejtime të ndryshme është e njëjtë, prandaj ato janë izotropike, domethënë të gjitha vetitë fizike (mekanike, optike, etj.) nuk varen nga drejtimi i ndikimit të jashtëm. Një shenjë e një trupi amorf është forma e parregullt e sipërfaqes kur thyhet. Trupat amorfë pas një periudhe të gjatë kohore ende ndryshojnë formën e tyre nën ndikimin e gravitetit. Kjo i bën ato të duken si lëngje. Me rritjen e temperaturës, ky ndryshim në formë ndodh më shpejt. Gjendja amorfe është e paqëndrueshme; (Xhami bëhet i turbullt.)
Trupa kristalor. Nëse ka periodicitet në renditjen e atomeve (rendi me rreze të gjatë), trupi i ngurtë është kristalor.
Nëse shikoni kokrrat e kripës me një xham zmadhues ose mikroskop, do të vini re se ato janë të kufizuara nga skajet e sheshta. Prania e fytyrave të tilla është një shenjë e të qenit në një gjendje kristalore.
Një trup që është një kristal quhet një kristal. Shumica e trupave kristalorë përbëhen nga shumë kristale të vegjël të vendosur rastësisht që janë rritur së bashku. Trupa të tillë quhen polikristalë. Një copë sheqer është një trup polikristalor. Kristalet e substancave të ndryshme kanë forma të ndryshme. Madhësitë e kristaleve janë gjithashtu të ndryshme. Madhësitë e kristaleve polikristaline mund të ndryshojnë me kalimin e kohës. Kristalët e vegjël të hekurit kthehen në të mëdhenj, ky proces përshpejtohet nga goditjet dhe goditjet, ndodh në ura çeliku, shina hekurudhore etj., si rezultat i të cilave forca e strukturës zvogëlohet me kalimin e kohës.
Shumë trupa me të njëjtën përbërje kimike në gjendje kristalore, në varësi të kushteve, mund të ekzistojnë në dy ose më shumë varietete. Kjo veti quhet polimorfizëm. Akulli ka deri në dhjetë modifikime të njohura. Polimorfizmi i karbonit - grafiti dhe diamanti.
Një veti thelbësore e një kristali të vetëm është anizotropia - pangjashmëria e vetive të tij (elektrike, mekanike, etj.) në drejtime të ndryshme.
Trupat polikristaline janë izotropikë, domethënë shfaqin të njëjtat veti në të gjitha drejtimet. Kjo shpjegohet me faktin se kristalet që përbëjnë trupin polikristalor janë të orientuar rastësisht në lidhje me njëri-tjetrin. Si rezultat, asnjë nga drejtimet nuk është i ndryshëm nga të tjerët.
Janë krijuar materiale të përbëra, vetitë mekanike të të cilave janë superiore ndaj materialeve natyrore. Materiale të përbëra (përbëra) përbëhet nga një matricë dhe mbushëse. Materialet polimer, metali, karboni ose qeramika përdoren si matricë. Mbushësit mund të përbëhen nga mustaqe, fibra ose tela. Në veçanti, materialet e përbëra përfshijnë beton të armuar dhe ferrografit.
Betoni i armuar është një nga llojet kryesore të materialeve të ndërtimit. Është një kombinim i përforcimit të betonit dhe çelikut.
Grafiti i hekurit është një material metal-qeramik i përbërë nga hekur (95-98%) dhe grafit (2-5%). Prej tij bëhen kushinetat dhe tufat për komponentë dhe mekanizma të ndryshëm të makinës.
Tekstil me fije qelqi është gjithashtu një material i përbërë, i cili është një përzierje e fibrave të qelqit dhe rrëshirës së ngurtësuar.
Kockat e njeriut dhe të kafshëve janë një material i përbërë i përbërë nga dy përbërës krejtësisht të ndryshëm: kolagjeni dhe lënda minerale.
Lëngjet e ngurta amorfe, në shumë nga vetitë e tyre dhe kryesisht në mikrostrukturën e tyre, duhet të konsiderohen si lëngje shumë të ftohta me një koeficient viskoziteti shumë të lartë. Struktura e trupave të tillë karakterizohet vetëm nga renditja me rreze të shkurtër në rregullimin e grimcave. Disa nga këto substanca nuk mund të kristalizohen fare: dylli, dylli vulosës, rrëshirat. Të tjerët, nën një regjim të caktuar ftohjeje, formojnë struktura kristalore, por në rastin e ftohjes së shpejtë, rritja e viskozitetit pengon renditjen në rregullimin e grimcave. Substanca ngurtësohet përpara se të ndodhë procesi i kristalizimit. Trupat e tillë quhen të qelqtë: qelqi, akulli. Procesi i kristalizimit në një substancë të tillë mund të ndodhë edhe pas ngurtësimit (mjegullimi i qelqit). Në substancat amorfe përfshihen edhe lëndët organike të ngurta: goma, druri, lëkura, plastika, leshi, fijet e pambukut dhe mëndafshi. Procesi i kalimit të substancave të tilla nga faza e lëngshme në fazën e ngurtë është paraqitur në Fig. – kurba I.
Trupat amorfë nuk kanë temperaturë ngurtësimi (shkrirjeje). Në grafikun T = f(t) ka një pikë lakimi, e cila quhet temperatura e zbutjes. Një ulje e temperaturës çon në një rritje graduale të viskozitetit. Kjo natyrë e kalimit në gjendjen e ngurtë shkakton mungesën e nxehtësisë specifike të shkrirjes në substancat amorfe. Tranzicioni i kundërt, kur furnizohet nxehtësia, zbutja e qetë ndodh në një gjendje të lëngshme.
TË NGURTA KRISTALINE.
Një tipar karakteristik i mikrostrukturës së kristaleve është periodiciteti hapësinor i fushave të tyre të brendshme elektrike dhe përsëritshmëria në rregullimin e grimcave që formojnë kristal - atomet, jonet dhe molekulat (rendi me rreze të gjatë). Grimcat alternojnë në një rend të caktuar përgjatë vijave të drejta, të cilat quhen vija nodale. Në çdo seksion të sheshtë të një kristali, dy sisteme të kryqëzuara të vijave të tilla formojnë një grup paralelogramesh plotësisht identike që mbulojnë fort, pa boshllëqe, rrafshin e seksionit. Në hapësirë, kryqëzimi i tre sistemeve jo-koplanare të linjave të tilla formon një rrjet hapësinor që e ndan kristalin në një grup paralelipipedësh plotësisht identikë. Pikat e kryqëzimit të vijave që formojnë rrjetën kristalore quhen nyje. Distancat midis nyjeve përgjatë një drejtimi të caktuar quhen përkthime ose periudha grilë. Një paralelipiped i ndërtuar mbi tre përkthime jo-koplanare quhet një qelizë njësi ose paralelipiped i përsëritshmërisë së rrjetës. Vetia më e rëndësishme gjeometrike e rrjetave kristalore është simetria në renditjen e grimcave në lidhje me drejtime dhe rrafshe të caktuara. Për këtë arsye, megjithëse ka disa mënyra për të zgjedhur një qelizë njësi për një strukturë të caktuar kristalore, ajo zgjidhet në mënyrë që të përputhet me simetrinë e rrjetës.
Lëndët e ngurta kristalore mund të ndahen në dy grupe: njëkristale dhe polikristale. Për kristalet e vetme, një rrjetë e vetme kristalore vërehet në të gjithë trupin. Dhe megjithëse forma e jashtme e kristaleve të vetme të të njëjtit lloj mund të jetë e ndryshme, këndet midis fytyrave përkatëse do të jenë gjithmonë të njëjta. Një tipar karakteristik i kristaleve të vetme është anizotropia e vetive mekanike, termike, elektrike, optike dhe të tjera.
Kristalet e vetme shpesh gjenden në gjendjen e tyre natyrore në natyrë. Për shembull, shumica e mineraleve janë kristali, smeraldi, rubinët. Aktualisht, për qëllime prodhimi, shumë kristale të vetme rriten artificialisht nga solucione dhe shkrirje - rubin, germanium, silikon, arsenid galiumi.
I njëjti element kimik mund të formojë disa struktura kristalore që ndryshojnë në gjeometri. Ky fenomen quhet polimorfizëm. Për shembull, karboni - grafit dhe diamant; akull pesë modifikime, etj.
Përfaqësimi i saktë i jashtëm dhe anizotropia e vetive, si rregull, nuk shfaqen për trupat kristalorë. Kjo është për shkak se trupat e ngurtë kristalorë zakonisht përbëhen nga shumë kristale të vegjël të orientuar rastësisht. Trupat e tillë quhen polikristaline. Kjo është për shkak të mekanizmit të kristalizimit: kur arrihen kushtet e nevojshme për këtë proces, qendrat e kristalizimit shfaqen njëkohësisht në shumë vende në fazën fillestare. Kristalet e sapolindura janë të vendosura dhe të orientuara në lidhje me njëri-tjetrin krejtësisht rastësisht. Për këtë arsye, në fund të procesit, ne marrim një të ngurtë në formën e një konglomerati të kristaleve të vogla të shkrirë - kristaliteve.
Nga pikëpamja energjetike, ndryshimi midis trupave të ngurtë kristalorë dhe amorfë është qartë i dukshëm në procesin e ngurtësimit dhe shkrirjes. Trupat kristalorë kanë një pikë shkrirjeje - temperatura kur një substancë ekziston në mënyrë të qëndrueshme në dy faza - të ngurtë dhe të lëngët (Fig. kurba 2). Kalimi i një molekule të ngurtë në një lëng do të thotë që ajo fiton tre shkallë shtesë të lirisë së lëvizjes përkthimore. Se. njësia e masës së një lënde në T pl. në fazën e lëngshme ka energji të brendshme më të madhe se e njëjta masë në fazën e ngurtë. Përveç kësaj, distanca midis grimcave ndryshon. Prandaj, në përgjithësi, sasia e nxehtësisë e nevojshme për të kthyer një masë njësi të një lënde kristalore në një lëng do të jetë:
λ = (U f -U cr) + P (V f -V cr),
ku λ është nxehtësia specifike e shkrirjes (kristalizimi), (U l -U cr) është ndryshimi midis energjive të brendshme të fazës së lëngshme dhe kristalore, P është presioni i jashtëm, (V l -V cr) është diferenca në vëllime specifike. Sipas ekuacionit Clapeyron-Clausius, temperatura e shkrirjes varet nga presioni:
Mund të shihet se nëse (V f -V cr)> 0, atëherë 
> 0, d.m.th. Me rritjen e presionit, pika e shkrirjes rritet. Nëse vëllimi i një lënde zvogëlohet gjatë shkrirjes (V f -V cr)<
0 (вода, висмут), то рост давления приводит
к понижению Т пл.
Trupat amorfë nuk kanë nxehtësi të shkrirjes. Ngrohja çon në një rritje graduale të shkallës së lëvizjes termike dhe një ulje të viskozitetit. Ekziston një pikë përkuljeje në grafikun e procesit (Fig.), e cila në mënyrë konvencionale quhet temperatura e zbutjes.
VETITË TERMIKE TË LËNDËVE TË NGURTA
Lëvizja termike në kristale për shkak të ndërveprimit të fortë kufizohet vetëm nga dridhjet e grimcave pranë nyjeve të rrjetës kristalore. Amplituda e këtyre lëkundjeve zakonisht nuk arrin 10 -11 m, d.m.th. është vetëm 5-7% e periudhës së rrjetës përgjatë drejtimit përkatës. Natyra e këtyre lëkundjeve është shumë komplekse, pasi përcaktohet nga forcat e bashkëveprimit të grimcave lëkundëse me të gjithë fqinjët e saj.
Një rritje e temperaturës nënkupton një rritje të energjisë së lëvizjes së grimcave. Kjo, nga ana tjetër, nënkupton një rritje të amplitudës së dridhjeve të grimcave dhe shpjegon zgjerimin e lëndëve të ngurta kristalore kur nxehen.
l t = l 0 (1 + α në 0),
Ku l t dhe l 0 – dimensionet lineare të trupit në temperaturat t 0 dhe 0 0 C, α – koeficienti linear i zgjerimit. Për trupat e ngurtë, α është e rendit 10 -5 – 10 -6 K -1. Si rezultat i zgjerimit linear, vëllimi i trupit rritet:
V t = V 0 (1 + βt 0),
këtu β është koeficienti i zgjerimit vëllimor. β = 3α në rastin e zgjerimit izotropik. Trupat monokristaline, duke qenë anizotropikë, kanë tre vlera të ndryshme të α.
Çdo grimcë që vibron ka tre shkallë lirie të lëvizjes osciluese. Duke marrë parasysh se përveç energjisë kinetike, grimcat kanë edhe energji potenciale, energjia ε = kT duhet t'i caktohet një shkallë lirie të grimcave të trupave të ngurtë. Tani për energjinë e brendshme të nishanit do të kemi:
U μ = 3N A kT = 3RT,
dhe për kapacitetin molar të nxehtësisë:
Ato. Kapaciteti molar i nxehtësisë së trupave kristalorë kimikisht të thjeshtë është i njëjtë dhe nuk varet nga temperatura. Ky është ligji Dulong-Petit.
Siç tregoi eksperimenti, ky ligj është i kënaqur mjaft mirë, duke filluar nga temperaturat e dhomës. Shpjegimet për devijimet nga ligji Dulong-Petit në temperatura të ulëta u dhanë nga Einstein dhe Debye në teorinë kuantike të kapacitetit të nxehtësisë. U tregua se energjia për shkallë lirie nuk është një vlerë konstante, por varet nga temperatura dhe frekuenca e lëkundjeve.
KRISTALE TË VËRTETË. DEFEKTET NË KRISTALE
Kristalet reale kanë një numër shkeljesh të strukturës ideale, të cilat quhen defekte kristalore:
a) defekte në pikë -
Defektet Schottky (njësi të papushtuara nga grimcat);
Defektet e Frenkelit (zhvendosja e grimcave nga nyjet në ndërnyje);
papastërtitë (atomet e huaja të futura);
b) dislokime lineare - buzë dhe vidhos. Është lokal në mënyrë të parregullt
sti në renditjen e grimcave
për shkak të paplotësisë së planeve individuale atomike
ose për shkak të parregullsive në sekuencën e zhvillimit të tyre;
c) planar – kufijtë ndërmjet kristaliteve, rreshtave të dislokimeve lineare.
Duhet mbajtur mend se jo të gjithë trupat që ekzistojnë në planetin Tokë kanë një strukturë kristalore. Përjashtimet nga rregulli quhen "trupa amorfë". Si janë të ndryshëm? Bazuar në përkthimin e këtij termi - amorf - mund të supozohet se substanca të tilla ndryshojnë nga të tjerët në formën ose pamjen e tyre. Po flasim për mungesën e të ashtuquajturës rrjetë kristalore. Procesi i ndarjes që prodhon skajet nuk ndodh. Trupat amorfë dallohen edhe për faktin se nuk varen nga mjedisi dhe vetitë e tyre janë konstante. Substancat e tilla quhen izotropike.
Një përshkrim i shkurtër i trupave amorfë
Nga një kurs i fizikës shkollore, mund të kujtoni se substancat amorfe kanë një strukturë në të cilën atomet në to janë rregulluar në një rend kaotik. Vetëm strukturat fqinje ku një rregullim i tillë është i detyruar mund të kenë një vendndodhje specifike. Por megjithatë, duke tërhequr një analogji me kristalet, trupat amorfë nuk kanë një renditje të rreptë të molekulave dhe atomeve (në fizikë, kjo pronë quhet "rend me rreze të gjatë"). Si rezultat i hulumtimit, u zbulua se këto substanca janë të ngjashme në strukturë me lëngjet.
Disa trupa (për shembull, mund të marrim dioksid silikoni, formula e të cilit është SiO 2) mund të jenë njëkohësisht në gjendje amorfe dhe të kenë një strukturë kristalore. Kuarci në versionin e parë ka strukturën e një grilë të parregullt, në të dytin - një gjashtëkëndësh të rregullt.
Prona nr 1
Siç u përmend më lart, trupat amorfë nuk kanë një rrjetë kristali. Atomet dhe molekulat e tyre kanë një renditje të shkurtër, e cila do të jetë vetia e parë dalluese e këtyre substancave.
Pasuria nr 2
Këta trupa janë të privuar nga rrjedhshmëria. Për të shpjeguar më mirë vetinë e dytë të substancave, mund ta bëjmë këtë duke përdorur shembullin e dyllit. Nuk është sekret që nëse derdhni ujë në një gyp, ai thjesht do të derdhet prej saj. E njëjta gjë do të ndodhë me çdo substancë tjetër të lëngshme. Por vetitë e trupave amorfë nuk i lejojnë ata të kryejnë "mashtrime" të tilla. Nëse dylli vendoset në një gyp, fillimisht do të përhapet në sipërfaqe dhe vetëm më pas do të fillojë të kullojë prej saj. Kjo për faktin se molekulat në një substancë kërcejnë nga një pozicion ekuilibri në një pozicion krejtësisht të ndryshëm, pa pasur një vendndodhje parësore.
Pasuria nr.3
Është koha për të folur për procesin e shkrirjes. Vlen të kujtohet fakti se substancat amorfe nuk kanë një temperaturë specifike në të cilën fillon shkrirja. Ndërsa temperatura rritet, trupi gradualisht bëhet më i butë dhe më pas shndërrohet në lëng. Fizikanët gjithmonë fokusohen jo në temperaturën në të cilën filloi të ndodhte një proces i caktuar, por në intervalin përkatës të temperaturës së shkrirjes.
Pasuria nr 4
Është përmendur tashmë më lart. Trupat amorfë janë izotropikë. Domethënë, pronat e tyre në çdo drejtim janë të pandryshuara, edhe nëse kushtet e qëndrimit në vende janë të ndryshme.
Prona nr 5
Të paktën një herë, çdo person ka vërejtur se gjatë një periudhe të caktuar kohore xhami filloi të turbullohej. Kjo veti e trupave amorfë shoqërohet me rritjen e energjisë së brendshme (është disa herë më e madhe se ajo e kristaleve). Për shkak të kësaj, këto substanca mund të kalojnë lehtësisht në një gjendje kristalore.
Kalimi në gjendjen kristalore
Pas një periudhe të caktuar kohe, çdo trup amorf kthehet në një gjendje kristalore. Kjo mund të vërehet në jetën e përditshme të një personi. Për shembull, nëse lini karamele ose mjaltë për disa muaj, mund të vini re se të dyja kanë humbur transparencën e tyre. Personi mesatar do të thotë se ato janë thjesht të veshura me sheqer. Në të vërtetë, nëse thyeni trupin, do të vini re praninë e kristaleve të sheqerit.
Pra, duke folur për këtë, është e nevojshme të sqarohet se shndërrimi spontan në një gjendje tjetër është për faktin se substancat amorfe janë të paqëndrueshme. Duke i krahasuar ato me kristalet, mund të kuptoni se këto të fundit janë shumë herë më të "fuqishme". Ky fakt mund të shpjegohet duke përdorur teorinë ndërmolekulare. Sipas tij, molekulat kërcejnë vazhdimisht nga një vend në tjetrin, duke mbushur kështu zbrazëtitë. Me kalimin e kohës, formohet një rrjetë e qëndrueshme kristali.
Shkrirja e trupave amorfë
Procesi i shkrirjes së trupave amorfë është momenti kur, me një rritje të temperaturës, të gjitha lidhjet midis atomeve shkatërrohen. Kjo është kur substanca kthehet në një lëng. Nëse kushtet e shkrirjes janë të tilla që presioni të jetë i njëjtë gjatë gjithë periudhës, atëherë edhe temperatura duhet të fiksohet.
Kristale të lëngëta
Në natyrë, ka trupa që kanë një strukturë kristalore të lëngët. Si rregull, ato përfshihen në listën e substancave organike, dhe molekulat e tyre kanë një formë si fije. Trupat në fjalë kanë vetitë e lëngjeve dhe kristaleve, përkatësisht rrjedhshmërinë dhe anizotropinë.
Në substanca të tilla, molekulat janë të vendosura paralelisht me njëra-tjetrën, megjithatë, nuk ka distancë fikse midis tyre. Ata lëvizin vazhdimisht, por nuk janë të gatshëm të ndryshojnë orientimin, kështu që janë vazhdimisht në një pozicion.
Metalet amorfe
Metalet amorfe njihen më mirë për një person mesatar si gota metalike.
Në vitin 1940, shkencëtarët filluan të flasin për ekzistencën e këtyre trupave. Edhe atëherë u bë e ditur se metalet e prodhuara posaçërisht nga depozitimi në vakum nuk kishin rrjeta kristali. Dhe vetëm 20 vjet më vonë u prodhua xhami i parë i këtij lloji. Nuk tërhoqi shumë vëmendje nga shkencëtarët; dhe vetëm pas 10 vitesh të tjera filluan të flasin për të profesionistët amerikanë dhe japonezë, e më pas ata koreanë dhe europianë.
Metalet amorfe karakterizohen nga viskoziteti, një nivel mjaft i lartë i forcës dhe rezistencës ndaj korrozionit.
MINISTRIA E ARSIMIT
FIZIKA KLASA 8
Raport mbi temën:
“Trupat amorfë. Shkrirja e trupave amorfë.”
Nxënësi i klasës së 8-të:
2009
Trupa amorfë.
Le të bëjmë një eksperiment. Do të na duhet një copë plastelinë, një qiri stearin dhe një oxhak elektrik. Le të vendosim plastelinë dhe një qiri në distanca të barabarta nga oxhaku. Pas një kohe, një pjesë e stearinës do të shkrihet (bëhet e lëngshme), dhe një pjesë do të mbetet në formën e një cope të fortë. Në të njëjtën kohë, plastelina do të zbutet vetëm pak. Pas ca kohësh, e gjithë stearina do të shkrihet dhe plastelina gradualisht do të "gërryhet" përgjatë sipërfaqes së tryezës, duke u zbutur gjithnjë e më shumë.
Pra, ka trupa që nuk zbuten kur shkrihen, por nga gjendja e ngurtë kthehen menjëherë në lëng. Gjatë shkrirjes së trupave të tillë, është gjithmonë e mundur të ndahet lëngu nga pjesa ende e pashkrirë (e ngurtë) e trupit. Këto trupa janë kristalore. Ka edhe lëndë të ngurta që kur nxehen gradualisht zbuten dhe bëhen gjithnjë e më të lëngshme. Për trupa të tillë është e pamundur të tregohet temperatura në të cilën ato kthehen në lëng (shkrihen). Këto trupa quhen amorfe.
Le të bëjmë eksperimentin e mëposhtëm. Hidheni një copë rrëshirë ose dylli në një gyp qelqi dhe lëreni në një dhomë të ngrohtë. Pas rreth një muaji, do të rezultojë se dylli ka marrë formën e një hinke dhe madje ka filluar të rrjedhë prej tij në formën e një "rrëkeje" (Fig. 1). Në ndryshim nga kristalet, të cilët ruajnë formën e tyre pothuajse përgjithmonë, trupat amorfë shfaqin rrjedhshmëri edhe në temperatura të ulëta. Prandaj, ato mund të konsiderohen si lëngje shumë të trasha dhe viskoze.
Struktura e trupave amorfë. Studimet duke përdorur një mikroskop elektronik, si dhe duke përdorur rrezet X, tregojnë se në trupat amorfë nuk ka rregull të rreptë në rregullimin e grimcave të tyre. Hidhini një sy, figura 2 tregon renditjen e grimcave në kuarc kristalor, dhe ajo në të djathtë tregon renditjen e grimcave në kuarc amorf. Këto substanca përbëhen nga të njëjtat grimca - molekula të oksidit të silikonit SiO 2.
Gjendja kristalore e kuarcit fitohet nëse kuarci i shkrirë ftohet ngadalë. Nëse ftohja e shkrirjes është e shpejtë, atëherë molekulat nuk do të kenë kohë të "rreshtohen" në rreshta të rregullt, dhe rezultati do të jetë kuarci amorf.
Grimcat e trupave amorfë lëkunden vazhdimisht dhe rastësisht. Ata mund të kërcejnë nga një vend në tjetrin më shpesh sesa grimcat e kristalit. Kjo lehtësohet edhe nga fakti se grimcat e trupave amorfë janë të vendosur në mënyrë të pabarabartë: midis tyre ka zbrazëti.
Kristalizimi i trupave amorfë. Me kalimin e kohës (disa muaj, vite), substancat amorfe shndërrohen në mënyrë spontane në një gjendje kristalore. Për shembull, ëmbëlsirat me sheqer ose mjalti i freskët i lënë vetëm në një vend të ngrohtë do të bëhen të errët pas disa muajsh. Ata thonë se mjalti dhe karamele janë "të ëmbëlsuar". Duke thyer një kallam karamele ose duke mbledhur mjaltë me një lugë, ne në fakt do të shohim kristalet e sheqerit që janë formuar.
Kristalizimi spontan i trupave amorfë tregon se gjendja kristalore e një lënde është më e qëndrueshme se ajo amorfe. Teoria ndërmolekulare e shpjegon në këtë mënyrë. Forcat ndërmolekulare të tërheqjes dhe zmbrapsjes bëjnë që grimcat e një trupi amorf të kërcejnë preferencialisht atje ku ka zbrazëti. Si rezultat, shfaqet një rregullim më i rregulluar i grimcave se më parë, domethënë formohet një polikristal.
Shkrirja e trupave amorfë.
Me rritjen e temperaturës, energjia e lëvizjes vibruese të atomeve në një trup të ngurtë rritet dhe, më në fund, vjen një moment kur lidhjet midis atomeve fillojnë të prishen. Në këtë rast, trupi i ngurtë kthehet në gjendje të lëngshme. Ky kalim quhet shkrirja. Në një presion të caktuar, shkrirja ndodh në një temperaturë të përcaktuar rreptësisht.
Sasia e nxehtësisë e nevojshme për të kthyer një masë njësi të një lënde në një lëng në pikën e shkrirjes quhet nxehtësia specifike e shkrirjes. λ .
Për të shkrirë një substancë në masë m është e nevojshme të shpenzohet një sasi nxehtësie e barabartë me:
Q = λ m .
Procesi i shkrirjes së trupave amorfë ndryshon nga shkrirja e trupave kristalorë. Me rritjen e temperaturës, trupat amorfë zbuten gradualisht dhe bëhen viskoze derisa të kthehen në lëng. Trupat amorfë, ndryshe nga kristalet, nuk kanë një pikë shkrirjeje specifike. Temperatura e trupave amorfë ndryshon vazhdimisht. Kjo ndodh sepse në trupat e ngurtë amorfe, si në lëngje, molekulat mund të lëvizin në lidhje me njëra-tjetrën. Kur nxehen, shpejtësia e tyre rritet dhe distanca midis tyre rritet. Si rezultat, trupi bëhet gjithnjë e më i butë derisa të kthehet në lëng. Kur trupat amorfë ngurtësohen, temperatura e tyre gjithashtu ulet vazhdimisht.
Prania e një pike të caktuar shkrirjeje është një tipar i rëndësishëm i substancave kristalore. Pikërisht nga kjo veçori ata mund të dallohen lehtësisht nga trupat amorfë, të cilët gjithashtu klasifikohen si trupa të ngurtë. Këto përfshijnë, në veçanti, qelqin, rrëshirat shumë viskoze dhe plastikën.
Substancat amorfe (ndryshe nga ato kristalore) nuk kanë një pikë shkrirjeje specifike - ato nuk shkrihen, por zbuten. Kur nxehet, një copë qelqi, për shembull, së pari bëhet e butë nga e forta, lehtë mund të përkulet ose shtrihet; në një temperaturë më të lartë, pjesa fillon të ndryshojë formën e saj nën ndikimin e gravitetit të saj. Ndërsa nxehet, masa e trashë viskoze merr formën e enës në të cilën shtrihet. Kjo masë fillimisht është e trashë, si mjalti, më pas si kosi dhe në fund bëhet pothuajse i njëjti lëng me viskozitet të ulët si uji. Sidoqoftë, është e pamundur të tregohet një temperaturë e caktuar e kalimit të një ngurte në një lëng këtu, pasi nuk ekziston.
Arsyet për këtë qëndrojnë në ndryshimin themelor në strukturën e trupave amorfë nga struktura e atyre kristalore. Atomet në trupat amorfë janë të renditur në mënyrë të rastësishme. Trupat amorfë, për nga struktura e tyre, nuk përmbajnë lëngje. LS6 në xhamin e ngurtë atomet janë renditur rastësisht. Kjo do të thotë se rritja e temperaturës së xhamit vetëm rrit gamën e dridhjeve të molekulave të tij, duke u dhënë atyre gradualisht liri lëvizjeje më të madhe dhe më të madhe. Prandaj, xhami zbutet gradualisht dhe nuk shfaq një tranzicion të mprehtë "të ngurtë-lëngshëm", karakteristik për kalimin nga rregullimi i molekulave në një mënyrë të rreptë në një të çrregullt.
Nxehtësia e shkrirjes
Nxehtësia e shkrirjes është sasia e nxehtësisë që duhet t'i jepet një substance me presion konstant dhe temperaturë konstante të barabartë me pikën e shkrirjes në mënyrë që të shndërrohet plotësisht nga një gjendje e ngurtë kristalore në një lëng.
Nxehtësia e shkrirjes është e barabartë me sasinë e nxehtësisë që lirohet kur një substancë kristalizohet nga një gjendje e lëngshme.
Gjatë shkrirjes, e gjithë nxehtësia që i jepet një substance shkon për të rritur energjinë potenciale të molekulave të saj. Energjia kinetike nuk ndryshon pasi shkrirja ndodh në një temperaturë konstante.
Duke studiuar në mënyrë eksperimentale shkrirjen e substancave të ndryshme me të njëjtën masë, mund të vërehet se nevojiten sasi të ndryshme nxehtësie për t'i shndërruar ato në lëng. Për shembull, për të shkrirë një kilogram akull, duhet të shpenzoni 332 J energji, dhe për të shkrirë 1 kg plumb - 25 kJ.
Një sasi fizike që tregon se sa nxehtësi duhet t'i jepet një trupi kristalor që peshon 1 kg në mënyrë që të shndërrohet plotësisht në një gjendje të lëngshme në pikën e shkrirjes quhet nxehtësia specifike e shkrirjes.
Nxehtësia specifike e shkrirjes matet në xhaul për kilogram (J/kg) dhe shënohet me shkronjën greke X (lambda).
Nxehtësia specifike e kristalizimit është e barabartë me nxehtësinë specifike të shkrirjes, pasi gjatë kristalizimit lirohet e njëjta sasi nxehtësie që thithet gjatë shkrirjes. Kështu, për shembull, kur uji me peshë 1 kg ngrin, lirohen të njëjtat 332 J energji që nevojiten për të kthyer të njëjtën masë akulli në ujë.
Për të gjetur sasinë e nxehtësisë që kërkohet për të shkrirë një trup kristalor me masë arbitrare, ose nxehtësinë e shkrirjes, nxehtësia specifike e shkrirjes së këtij trupi duhet të shumëzohet me masën e tij:
Sasia e nxehtësisë së lëshuar nga trupi konsiderohet negative. Prandaj, kur llogaritet sasia e nxehtësisë së lëshuar gjatë kristalizimit të një lënde me masë m, duhet të përdoret e njëjta formulë, por me shenjën minus.
