Amorf cisimler. Amorf cisimlerin erimesi

Kristal katıların yanı sıra amorflar da vardır. katılar. Amorf cisimler, kristallerin aksine, sıkı düzen atomların düzenlenmesinde. Yalnızca en yakın atomlar (komşular) belirli bir sıraya göre düzenlenir. Ancak

Amorf cisimlerde kristallerin özelliği olan aynı yapısal elemanın tüm yönlerde kesin bir tekrarlanabilirliği yoktur.

Çoğunlukla aynı madde hem kristal hem de amorf hallerde bulunabilir. Örneğin kuvars kristal veya amorf formda (silika) olabilir. Kuvarsın kristal formu şematik olarak düzenli altıgenlerden oluşan bir kafes olarak gösterilebilir (Şekil 77, a). Kuvarsın amorf yapısı da kafes şeklindedir, ancak düzensiz şekil. Altıgenlerin yanı sıra beşgenler ve yedigenler içerir (Şekil 77, b).

Amorf cisimlerin özellikleri. Tüm amorf cisimler izotropiktir: fiziksel özellikler her yönde aynı. Amorf cisimler arasında cam, birçok plastik, reçine, reçine, şekerleme vb. bulunur.

Dış etkiler altında amorf cisimler aynı anda tespit edilir elastik özellikler katılar gibi, akışkanlık da sıvılar gibi. Kısa süreli darbelerde (darbelerde) katı bir cisim gibi davranırlar ve güçlü bir darbe ile parçalara ayrılırlar. Ama çok uzun süreli maruziyet amorf cisimler akar. Örneğin, bir reçine parçası yavaş yavaş katı bir yüzeye yayılır. Sıvı moleküller gibi amorf cisimlerin atomları veya molekülleri belirli zaman“Hareketsiz yaşam” denge konumu etrafında salınımların olduğu zamandır. Fakat sıvıların aksine bu süre çok uzundur. Bu bakımdan amorf cisimler kristal cisimlere yakındır, çünkü atomların bir denge konumundan diğerine sıçraması nadiren meydana gelir.

Düşük sıcaklıklarda amorf cisimler özellikleri bakımından katılara benzer. Neredeyse hiç akışkanlıkları yoktur, ancak sıcaklık arttıkça yavaş yavaş yumuşarlar ve özellikleri giderek sıvıların özelliklerine yakın hale gelir. Bunun nedeni, artan sıcaklıkla birlikte atomların bir konumdan sıçramalarının giderek daha sık hale gelmesidir.

diğerine denge. Kristalin olanlardan farklı olarak amorf cisimler için belirli bir erime noktası yoktur.

Katı hal fiziği. Katıların tüm özellikleri (kristal ve amorf) onların bilgisine dayanarak açıklanabilir. atomik-moleküler yapı ve katıları oluşturan moleküllerin, atomların, iyonların ve elektronların hareket yasaları. Katıların özelliklerine ilişkin çalışmalar birleştirilir geniş alan modern fizik- katı hal fiziği. Katı hal fiziğinin gelişimi esas olarak teknolojinin ihtiyaçlarından kaynaklanmaktadır. Dünyadaki fizikçilerin yaklaşık yarısı katı hal fiziği alanında çalışmaktadır. Elbette fiziğin diğer tüm dalları hakkında derin bilgi sahibi olmadan bu alandaki başarılar düşünülemez.

1. Kristal cisimlerin amorf cisimlerden farkı nedir? 2. Anizotropi nedir? 3. Tek kristalli, çok kristalli ve amorf cisimlere örnekler verin. 4. Kenar çıkıklarının vida çıkıklarından farkı nedir?

Amorf cisimlerin yapısı. Kullanarak araştırma yapın elektron mikroskobu Ve röntgen amorf cisimlerde parçacıkların düzenlenmesinde katı bir düzen olmadığını gösterir. Kristallerin aksine, orada uzun menzilli düzen parçacıkların düzenlenmesinde, amorf cisimlerin yapısında siparişi kapat. Bu, parçacıkların dizilişindeki belirli bir sıralamanın yalnızca her birinin yakınında korunduğu anlamına gelir. bireysel parçacık(resme bakın).

Şeklin üst kısmı kristal kuvars içindeki parçacıkların dizilişini, alt kısmı ise kuvarsın amorf varlığını göstermektedir. Bu maddeler aynı parçacıklardan oluşur - silikon oksit SiO2 molekülleri.

Herhangi bir cismin parçacıkları gibi, Amorf cisimlerin parçacıkları sürekli ve rastgele dalgalanır ve kristal parçacıklarından daha sıklıkla bir yerden bir yere sıçrayabilir. Bu, amorf cisimlerin parçacıklarının eşit olmayan bir şekilde yoğun bir şekilde yerleştirilmesiyle kolaylaştırılır - bazı yerlerde parçacıkları arasında nispeten büyük boşluklar vardır. Ancak bu, kristallerdeki “boşluklar” ile aynı şey değildir (bkz. § 7.).

Amorf cisimlerin kristalleşmesi. Zamanla (haftalar, aylar) bazı amorf cisimler kendiliğinden gitmek kristalin durum. Örneğin, birkaç ay boyunca kendi başına bırakılan şekerlemeler veya bal, opak hale gelir. Bu durumda bal ve şekere “şekerlenmiş” denir. Şekerlenmiş bir şekeri kırarak veya bir kaşıkla balı kepçeyle alarak, aslında daha önce amorf bir halde bulunan şeker kristallerinin oluşumunu göreceğiz.

Amorf cisimlerin kendiliğinden kristalleşmesi şunu gösterir: Bir maddenin kristal hali, amorf halinden daha kararlıdır. MKT bunu şöyle açıklıyor. “Komşuların” itici kuvvetleri, amorf gövdenin parçacıklarını tercihen büyük boşlukların olduğu yere doğru hareket etmeye zorlar. Sonuç olarak, parçacıkların daha düzenli bir şekilde düzenlenmesi, yani kristalleşme meydana gelir.

Kendinizi test edin:

1. Bu paragrafın amacı tanıtmaktır...
2. Hangi karşılaştırmalı özelliklerşekilsiz bedenlere mi verdik?
3. Deney için aşağıdaki ekipman ve malzemeleri kullanıyoruz: ...
4. Deneye hazırlanırken...
5. Deney sırasında ne göreceğiz?
6. Bir stearin mumu ve bir parça hamuru ile yapılan deneyin sonucu nedir?
7. Amorf cisimlerin aksine, kristal cisimler...
8. Kristal bir cisim eridiğinde...
9. Kristal cisimlerin aksine, amorf...
10. Amorf cisimler şunları içerir:
11. Amorf cisimlerin sıvılara benzemesini sağlayan şey nedir? Onlar...
12. Amorf cisimlerin akışkanlığını doğrulamak için deneyin başlangıcını açıklayın.
13. Amorf cisimlerin akışkanlığını doğrulamak için deneyin sonucunu açıklayın.
14. Deneyimden bir sonuç çıkarın.
15. Amorf cisimlerin parçacıklarının dizilişinde katı bir düzen olmadığını nasıl biliyoruz?
16. Amorf bir cismin parçacıklarının düzenlenmesinde "kısa menzilli düzen" terimini nasıl anlıyoruz?
17. Aynı silikon oksit molekülleri hem kristal hem de kristal halinde bulunur.
18. Amorf bir cismin parçacıklarının hareketinin doğası nedir?
19. Amorf bir cismin parçacıklarının düzeninin doğası nedir?
20. Zamanla amorf cisimlere ne olabilir?
21. Şekerde veya şekerlenmiş balda polikristal şeker bulunduğundan nasıl emin olabilirsiniz?
22. Neden bir maddenin kristal halinin amorf halinden daha kararlı olduğunu düşünüyoruz?
23. MCT bazı amorf cisimlerin bağımsız kristalleşmesini nasıl açıklıyor?

Tüm katılar kristal değildir. Pek çok amorf cisim var.

Amorf cisimlerin atom dizilişinde kesin bir düzen yoktur. Yalnızca en yakın komşu atomlar belirli bir sıraya göre düzenlenir. Ancak amorf cisimlerdeki kristallerin özelliği olan aynı yapısal elemanın tüm yönlerde kesin bir yönelimi yoktur.

Çoğunlukla aynı madde hem kristal hem de amorf hallerde bulunabilir. Örneğin kuvars SiO2 kristal veya amorf formda (silika) olabilir. Kuvarsın kristal formu şematik olarak düzenli altıgenlerden oluşan bir kafes olarak temsil edilebilir. Kuvarsın amorf yapısı aynı zamanda bir kafes görünümündedir ancak düzensiz bir şekle sahiptir. Altıgenlerin yanı sıra beşgenler ve yedigenler içerir.

1959'da İngiliz fizikçi D. Bernal, ilginç deneyler: bir sürü küçük hamuru top aldı aynı boyut, onları tebeşir tozuna yuvarladı ve büyük bir top haline getirdi. Sonuç olarak toplar çokyüzlülere dönüştü. Bu durumda ağırlıklı olarak beşgen yüzlerin oluştuğu ve çokyüzlülerin ortalama 13,3 yüze sahip olduğu ortaya çıktı. Yani amorf maddelerde mutlaka bir düzen vardır.

Amorf cisimler arasında cam, reçine, reçine, şekerleme vb. bulunur. Kristalli maddelerin aksine amorf maddeler izotropik yani mekanik, optik, elektriksel ve diğer özellikleri yöne bağlı değildir. Amorf cisimlerin sabit bir erime noktası yoktur; erime belirli bir sıcaklık aralığında meydana gelir. Amorf bir maddenin katı durumdan sıvı duruma geçişine özelliklerde ani bir değişiklik eşlik etmez. Fiziksel model amorf durum henüz yaratılmamıştır.

Amorf cisimler işgal etmek ara konum kristal katılar ve sıvılar arasında. Atomları veya molekülleri göreceli sıra. Katıların (kristal ve amorf) yapısını anlamak, istenilen özelliklere sahip malzemeler oluşturmanıza olanak tanır.

Dış etkiler altında, amorf cisimler hem katılar gibi elastik özellikler hem de sıvılar gibi akışkanlık sergilerler. Böylece kısa süreli darbelerde (darbelerde) katı cisim gibi davranırlar ve kuvvetli bir darbe altında parçalara ayrılırlar. Ancak çok uzun süre maruz kalındığında amorf cisimler akmaya başlar. Pürüzsüz bir yüzey üzerinde duran bir reçine parçasını takip edelim. Reçine yavaş yavaş üzerine yayılır ve reçinenin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, bu o kadar hızlı gerçekleşir.

Düşük sıcaklıklardaki amorf cisimler, özellikleri bakımından katılara benzer. Hemen hemen hiç akışkanlıkları yoktur, ancak sıcaklık arttıkça yavaş yavaş yumuşarlar ve özellikleri giderek sıvıların özelliklerine yaklaşır. Bunun nedeni, sıcaklık arttıkça atomların bir konumdan diğerine sıçramalarının giderek daha sık hale gelmesidir. Amorf cisimlerin kristal cisimlerden farklı olarak belirli bir vücut sıcaklığı yoktur.

Soğurken sıvı madde kristalleşme her zaman gerçekleşmez. belirli koşullar altında dengesiz bir katı amorf (camsı) durum oluşabilir. Camsı bir durumda olabilirler basit maddeler(karbon, fosfor, arsenik, kükürt, selenyum), oksitler (örneğin bor, silikon, fosfor), halojenürler, kalkojenitler, birçok organik polimer. Bu durumda madde uzun süre stabil kalabilir. Bazı volkanik camların yaşı milyonlarca yıl olarak hesaplanmaktadır. Fiziksel ve kimyasal özellikler Camsı amorf durumdaki maddeler, özelliklerinden önemli ölçüde farklı olabilir. kristal madde. Örneğin camsı germanyum dioksit kimyasal olarak kristal olandan daha aktiftir. Sıvı ve katı amorf durumun özelliklerindeki farklılıklar, parçacıkların termal hareketinin doğası ile belirlenir: amorf durumda parçacıklar yalnızca titreşim yeteneğine sahiptir ve dönme hareketleri ancak maddenin içinde hareket edemez.

Mekanik yüklerin veya sıcaklık değişimlerinin etkisi altında amorf cisimler kristalleşebilir. Reaktivite amorf durumdaki maddelerin kristal durumuna göre önemli ölçüde daha yüksektir. Ana işaret maddenin amorf (Yunanca "amorphos" - biçimsiz) durumu - atomik veya moleküler kafes yani kristal halin yapı karakteristiğinin üç boyutlu periyodikliği.

Amorf bir durumda yalnızca katı halde bulunabilen maddeler vardır. Bu, düzensiz birim dizisine sahip polimerleri ifade eder.

« Fizik - 10. sınıf"

Karakteristik olarak kristal yapıya sahip katılara ek olarak sıkı bir düzende Atomların dizilişinde amorf katılar mevcuttur.

Amorf cisimlerin atom dizilişinde kesin bir düzen yoktur. Yalnızca en yakın komşu atomlar belirli bir sıraya göre düzenlenir. Ancak amorf cisimlerde kristallerin özelliği olan aynı yapısal elemanın her yönde kesin bir tekrarlanabilirliği yoktur. Amorf cisimler atomların dizilişi ve davranışları açısından sıvılara benzer. Çoğunlukla aynı madde hem kristal hem de amorf hallerde bulunabilir.

Teorik araştırmaözellikleri tamamen sıra dışı olan katıların üretimine yol açar. Bu tür organları deneme yanılma yoluyla elde etmek imkansızdır. Daha sonra tartışılacak olan transistörlerin oluşturulması, - parlayan örnek katıların yapısının anlaşılmasının tüm radyo teknolojisinde nasıl bir devrime yol açtığını.

Belirtilen mekanik, manyetik, elektriksel ve diğer özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesi, modern katı hal fiziğinin ana yönlerinden biridir.

Bu gizemli amorf maddelerin ne olduğunu hiç merak ettiniz mi? Yapı olarak hem katılardan hem de sıvılardan farklıdırlar. Gerçek şu ki, bu tür cisimler yalnızca kısa menzilli düzene sahip özel bir yoğunlaştırılmış durumdadır. Amorf maddelere örnek olarak reçine, cam, amber, kauçuk, polietilen, polivinil klorür (en sevdiğimiz) verilebilir. plastik pencereler), çeşitli polimerler ve diğerleri. Bunlar, sahip olmayan katılardır. kristal kafes. Bunlar aynı zamanda sızdırmazlık mumu, çeşitli yapıştırıcılar, sert kauçuk ve plastikleri de içerir.

Amorf maddelerin olağandışı özellikleri

Amorf katılarda bölünme sırasında kenar oluşmaz. Parçacıklar tamamen rastgeledir ve yakın mesafe birbirlerine. Çok kalın veya viskoz olabilirler. Dış etkilerden nasıl etkileniyorlar? Etkisi altında farklı sıcaklıklar cisimler sıvılar gibi akışkan hale gelir ve aynı zamanda oldukça esnek hale gelir. Durumunda dış etki uzun süre dayanmaz, amorf yapıdaki maddeler güçlü darbe parçalara ayırın. Dışarıdan gelen uzun vadeli etki, onların basitçe akmasına neden olur.

Evde küçük bir reçine deneyi yapın. Giy onu sert yüzey ve sorunsuz bir şekilde yayılmaya başladığını fark edeceksiniz. Bu doğru, bu maddedir! Hız, sıcaklık okumalarına bağlıdır. Çok yüksekse reçine fark edilir derecede daha hızlı yayılmaya başlayacaktır.

Bu tür bedenlerin özelliği başka neler? Herhangi bir şekli alabilirler. Küçük parçacıklar halindeki amorf maddeler bir kaba, örneğin bir sürahiye konursa, o zaman kabın şeklini de alacaktır. Ayrıca izotropiktirler, yani her yönde aynı fiziksel özellikleri gösterirler.

Erime ve diğer durumlara geçiş. Metal ve cam

Bir maddenin amorf durumu herhangi bir spesifik sıcaklığın korunması anlamına gelmez. Düşük değerlerde cisimler donar, yüksek değerlerde ise erir. Bu arada, bu tür maddelerin viskozite derecesi de buna bağlıdır. Düşük sıcaklık düşük viskoziteyi teşvik eder; yüksek viskozite, aksine onu arttırır.

Amorf tipteki maddeler için bir özellik daha ayırt edilebilir - kristalin duruma geçiş ve kendiliğinden olan. Bu neden oluyor? İç enerji kristalin bir gövdede amorf olandan çok daha azdır. Bunu cam ürünler örneğinde görebiliriz - zamanla cam bulanıklaşır.

Metalik cam - nedir bu? Metal, erime sırasında kristal kafesinden çıkarılabilir, yani amorf yapıya sahip bir madde camsı hale getirilebilir. Yapay soğutma sırasında katılaşma sırasında kristal kafes yeniden oluşturulur. Amorf metal korozyona karşı inanılmaz bir dirence sahiptir. Örneğin, ondan yapılan bir araba gövdesi, kendiliğinden tahribata maruz kalmayacağı için çeşitli kaplamalara ihtiyaç duymayacaktır. Amorf bir madde, atomik yapısı benzeri görülmemiş bir güce sahip olan bir cisimdir; bu, amorf bir metalin kesinlikle herhangi bir endüstriyel sektörde kullanılabileceği anlamına gelir.

Maddelerin kristal yapısı

Metallerin özelliklerini iyi anlayabilmek ve onlarla çalışabilmek için bazı maddelerin kristal yapısı hakkında bilgi sahibi olmanız gerekir. Eğer insanlar alaşımların yapısındaki değişiklikler hakkında kesin bilgiye sahip olmasaydı, metal ürünlerin üretimi ve metalurji alanı bu kadar gelişemezdi. teknolojik yöntemler ve performans özellikleri.

Maddenin dört hali

Toplamanın dört hali olduğu iyi bilinmektedir: katı, sıvı, gaz ve plazma. Amorf katılar kristal de olabilir. Bu yapı ile parçacıkların dizilişinde uzaysal periyodiklik gözlemlenebilmektedir. Kristallerdeki bu parçacıklar performans gösterebilir periyodik hareket. Gaz veya sıvı halde gözlemlediğimiz tüm cisimlerde, parçacıkların kaotik bir düzensizlik şeklinde hareket ettiğini fark edebiliriz. Amorf katılar (örneğin, yoğunlaşmış haldeki metaller: sert kauçuk, cam ürünler, reçineler) donmuş sıvılar olarak adlandırılabilir, çünkü şekil değiştirdikleri zaman bunu fark edebilirsiniz. karakteristik özellik viskozite gibi.

Amorf cisimler ile gazlar ve sıvılar arasındaki fark

Deformasyon sırasında plastisite, elastikiyet ve sertleşme belirtileri birçok cismin karakteristiğidir. Kristal ve amorf maddeler daha büyük ölçüde bu özelliklere sahipken, sıvı ve gazlarda bu özellikler yoktur. Ancak hacimde elastik bir değişime katkıda bulunduklarını fark edebilirsiniz.

Kristal ve amorf maddeler. Mekanik ve fiziksel özellikler

Kristal ve amorf maddeler nelerdir? Yukarıda bahsedildiği gibi, büyük bir viskozite katsayısına sahip olan cisimlere amorf denilebilir ve normal sıcaklıklarda akışkanlıkları imkansızdır. Ancak yüksek sıcaklık aksine sıvı gibi akıcı olmalarını sağlar.

Maddeler tamamen farklı görünüyor kristal tipi. Bu katıların dış basınca bağlı olarak kendi erime noktaları olabilir. Sıvı soğutulursa kristallerin elde edilmesi mümkündür. Belirli önlemleri almazsanız sıvı halde çeşitli kristalleşme merkezlerinin ortaya çıkmaya başladığını fark edeceksiniz. Bu merkezleri çevreleyen alanda oluşum meydana gelir. sağlam. Çok küçük kristaller rastgele bir sırayla birbirine bağlanmaya başlar ve polikristal adı verilen bir madde elde edilir. Böyle bir cisim izotropiktir.

Maddelerin özellikleri

Fiziksel ve ne belirler mekanik özellikler tel? Önemli sahip olmak atom bağları ve türün yanı sıra kristal yapısı. İyonik kristaller iyonik bağlarla karakterize edilir; bu, bir atomdan diğerine yumuşak bir geçiş anlamına gelir. Bu durumda pozitif ve negatif yüklü parçacıkların oluşumu meydana gelir. iyonik bağ izleyebiliriz basit örnek- bu özellikler çeşitli oksitlerin ve tuzların karakteristiğidir. Başka bir özellik iyonik kristaller- düşük ısı iletkenliği, ancak ısıtıldığında performansı gözle görülür şekilde artabilir. Kristal kafesin düğümlerinde güçlü atomik bağlarla ayırt edilen çeşitli molekülleri görebilirsiniz.

Doğada bulduğumuz birçok mineral kristal yapıya sahiptir. VE amorf durum maddeler aynı zamanda saf haliyle doğadır. Ancak bu durumda vücut şekilsiz bir şeydir, ancak kristaller düz kenarlı güzel çokyüzlüler şeklini alabilir ve ayrıca şaşırtıcı güzellikte ve saflıkta yeni katı gövdeler oluşturabilir.

Kristaller nedir? Amorf-kristal yapı

Bu tür cisimlerin şekli belirli bir bileşik için sabittir. Örneğin beril her zaman altıgen prizmaya benzer. Küçük bir deney yapmayı deneyin. Küçük bir kristal al sofra tuzu kübik şekil(top) ve aynı sofra tuzu ile mümkün olduğu kadar doyurulmuş özel bir çözeltiye koyun. Zamanla, bu vücudun değişmeden kaldığını fark edeceksiniz - yine sofra tuzu kristallerinin özelliği olan bir küp veya top şeklini aldı.

3. - polivinil klorür veya iyi bilinen plastik PVC pencereler. Alev geciktirici olarak kabul edildiğinden yangına karşı dayanıklıdır, mekanik mukavemeti ve elektriksel yalıtım özellikleri arttırılmıştır.

4. Polyamid, mukavemeti ve aşınma direnci çok yüksek olan bir maddedir. Yüksek dielektrik özelliklerle karakterizedir.

5. Pleksiglas veya polimetil metakrilat. Elektrik mühendisliği alanında kullanabiliriz veya yapılar için malzeme olarak kullanabiliriz.

6. Floroplastik veya politetrafloroetilen, organik kökenli solventlerde çözünme özellikleri sergilemeyen, iyi bilinen bir dielektriktir. Geniş sıcaklık aralığı ve iyi dielektrik özellikler hidrofobik veya sürtünme önleyici bir malzeme olarak kullanılmasına izin verin.

7. Polistiren. Bu malzeme asitlerden etkilenmez. Floroplastik ve poliamid gibi bir dielektrik olarak düşünülebilir. Mekanik strese karşı çok dayanıklıdır. Polistiren her yerde kullanılır. Örneğin, yapısal olarak kendini kanıtlamış ve elektrik yalıtım malzemesi. Elektrik ve radyo mühendisliğinde kullanılır.

8. Muhtemelen bizim için en ünlü polimer polietilendir. Malzeme agresif ortamlara karşı dayanıklıdır; neme karşı kesinlikle geçirimsizdir. Ambalaj polietilenden yapılmışsa, şiddetli yağmura maruz kaldığında içeriğinin bozulacağından korkmanıza gerek yoktur. Polietilen aynı zamanda bir dielektriktir. Uygulaması geniştir. Boru yapıları, çeşitli elektrik ürünleri, yalıtım filmi, telefon ve kablo kabloları için kılıflar ondan yapılmıştır. elektrik hatları, radyo ve diğer ekipmanlar için parçalar.

9. Polivinil klorür yüksek polimerli bir maddedir. Sentetik ve termoplastiktir. Asimetrik bir moleküler yapıya sahiptir. Neredeyse su geçirmezdir ve presleme, damgalama ve kalıplama yoluyla yapılır. Polivinil klorür en çok elektrik endüstrisinde kullanılır. Buna dayanarak çeşitli ısı yalıtımlı hortumlar ve hortumlar kimyasal koruma, akü bankaları, yalıtım kılıfları ve contalar, teller ve kablolar. PVC ayrıca zararlı kurşunun yerine mükemmel bir alternatiftir. Dielektrik formunda yüksek frekanslı bir devre olarak kullanılamaz. Ve bunların hepsi çünkü bu durumda göstergeler dielektrik kayıpları yüksek olacak. Yüksek iletkenliğe sahiptir.