Amorf cisimlerin amorf cisimlerin özellikleri. Amorf cisimler

"Amorf" terimi Yunancadan kelimenin tam anlamıyla "form değil", "form değil" olarak çevrilmiştir. Bu tür maddeler kristal bir yapıya sahip değildir; kristal yüzler oluşturacak şekilde bölünmeye uğramazlar. Kural olarak, amorf bir cisim izotropiktir, yani fiziksel özellikler yönden bağımsız dış etki.

Belirli bir süre boyunca (aylar, haftalar, günler), bireysel amorf cisimler kendiliğinden kristal bir duruma dönüşebilir. Örneğin balın ya da şekerin bir süre sonra şeffaflığını kaybettiğini gözlemleyebilirsiniz. Bu gibi durumlarda genellikle ürünlerin “şekerlenmiş” olduğunu söylerler. Aynı zamanda şekerlenmiş balı kaşıkla kepçeyle alarak veya şekeri kırarak, daha önce amorf bir formda bulunan şeker kristallerinin oluşmasını gerçekten gözlemleyebilirsiniz.

Maddelerin bu şekilde kendiliğinden kristalleşmesi şunu gösterir: değişen dereceler Devletlerin istikrarı. Bu nedenle amorf bir cisim daha az kararlıdır.

Katılar sabit şekil ve hacim ile karakterize edilir ve kristal ve amorf olarak ikiye ayrılır.

Kristal cisimler

Herkese kimyasal, içinde yer alan kristalin durum, kristalin fiziksel özelliklerini belirten belirli bir kristal kafesine karşılık gelir.

Biliyor musun?
Yıllar önce St. Petersburg'da ısıtılmayan depolardan birinde büyük miktarda beyaz teneke parlak düğme stokları vardı. Ve aniden kararmaya, parlaklıklarını kaybetmeye ve toz haline gelmeye başladılar. Birkaç gün içinde düğme dağları gri bir toz yığınına dönüştü. "Teneke Veba"- beyaz tenekenin bu "hastalığı" bu şekilde adlandırıldı.
Ve bu sadece kalay kristallerindeki atomların düzeninin yeniden düzenlenmesiydi. Beyaz türden griye geçen kalay, toz haline gelir.
Hem beyaz hem de gri kalay- bunlar kalay kristalleridir, ancak düşük sıcaklıklarda kristal yapıları değişir ve bunun sonucunda maddenin fiziksel özellikleri değişir.

Kristaller olabilir farklı şekil ve düz kenarlarla sınırlıdır.

Doğada şunlar vardır:
A) tek kristaller- bunlar şekle sahip tek homojen kristallerdir düzenli çokgenler ve sürekli bir kristal kafese sahip

Monokristaller sofra tuzu:

B) polikristaller- bunlar küçük, düzensiz konumlanmış kristallerden kaynaşmış kristal gövdelerdir.
Çoğunluk katılarçok kristalli bir yapıya sahiptir (metaller, taşlar, kum, şeker).

Bizmut polikristalleri:

Kristallerin anizotropisi

Kristallerde gözlenir anizotropi- fiziksel özelliklerin (mekanik mukavemet, elektriksel iletkenlik, termal iletkenlik, ışığın kırılması ve emilmesi, kırınım vb.) kristalin içindeki yöne bağımlılığı.

Anizotropi esas olarak tek kristallerde görülür.

Polikristallerde (örneğin büyük bir metal parçasında) normal durumda anizotropi görülmez.
Polikristaller şunlardan oluşur: büyük miktar küçük kristal taneler. Her birinin anizotropisi olmasına rağmen, dizilişlerindeki bozukluktan dolayı polikristalin gövde bir bütün olarak anizotropisini kaybeder.

Herhangi kristal madde kesin olarak tanımlanmış bir oranda erir ve kristalleşir erime noktası: demir - 1530°'de, kalay - 232°'de, kuvars - 1713°'de, cıva - eksi 38°'de.

Parçacıklar bir kristaldeki düzenin sırasını ancak erimeye başlarsa bozabilir.

Parçacıkların düzeni olduğu sürece kristal kafes vardır, kristal vardır. Parçacıkların yapısı bozulursa bu, kristalin eridiği - sıvıya dönüştüğü veya buharlaşarak - buhara dönüştüğü anlamına gelir.

Amorf cisimler

Amorf cisimler yoktur sıkı düzen atomların ve moleküllerin (cam, reçine, amber, reçine) düzenlenmesinde.

Amorf cisimlerde gözlenir izotropi-Fiziksel özellikleri her yönde aynıdır.

Dış etkiler altında amorf cisimler sergiler aynı anda elastik özellikler (darbe anında katılar gibi parçalara ayrılırlar) ve akışkanlık (uzun süre maruz kaldıklarında sıvı gibi akırlar).

Şu tarihte: düşük sıcaklıklar amorf cisimler özellikleri bakımından katı cisimlere benzerler ve yüksek sıcaklıklar- çok viskoz sıvılara benzer.

Amorf cisimler belirli bir erime noktasına sahip değil ve dolayısıyla kristalizasyon sıcaklığı.
Isıtıldığında yavaş yavaş yumuşarlar.

Amorf cisimler işgal eder ara konum kristal katılar ve sıvılar arasında.

Aynı madde hem kristal hem de kristal olmayan formlarda oluşabilir.

Bir maddenin sıvı eriyiğinde parçacıklar tamamen rastgele hareket eder.
Örneğin şekeri eritirseniz, o zaman:

1. Eğer eriyik yavaşça ve sakin bir şekilde katılaşırsa, parçacıklar eşit sıralar halinde toplanır ve kristaller oluşur. Yani ortaya çıktı toz şeker veya parça şeker;

2. Soğutma çok hızlı gerçekleşirse, parçacıkların düzenli sıralar halinde sıralanması için zamanları olmaz ve eriyik kristal olmayan bir şekilde katılaşır. Yani eritilmiş şekeri içine dökerseniz soğuk su veya çok soğuk bir tabakta şeker şekeri, kristal olmayan şeker oluşur.

Muhteşem!

Zamanla, kristal olmayan bir madde "dejenere olabilir" veya daha doğrusu kristalleşebilir; içindeki parçacıklar düzenli sıralar halinde toplanır.

Sadece farklı maddeler için bu süre farklıdır: şeker için bu süre birkaç ay, taş için ise milyonlarca yıldır.

Şekerin iki veya üç ay sessizce yatmasına izin verin, üzeri gevşek bir kabukla kaplanacaktır. Büyüteçle bakın: bu küçük kristaller Sahra. Kristal olmayan şekerde kristal büyümesi başladı. Birkaç ay daha bekleyin; yalnızca kabuk değil, şekerin tamamı kristalleşecektir.

Sıradan pencere camlarımız bile kristalleşebilir. Çok eski cam bazen tamamen bulanık hale gelir çünkü içinde küçük opak kristallerden oluşan bir kütle oluşur.

Cam fabrikalarında bazen fırında bir “keçi”, yani bir kristal cam bloğu oluşur. Bu kristal cam çok dayanıklıdır. Bir fırını yok etmek, inatçı bir "keçiyi" oradan çıkarmaktan daha kolaydır.
Bilim adamları bunu inceledikten sonra yeni, çok dayanıklı bir cam malzemesi - seramik cam - yarattılar. Bu, camın hacimsel kristalizasyonu sonucu elde edilen cam kristalli bir malzemedir.

Meraklı!

Farklı kristal formları mevcut olabilir aynı madde.
Örneğin karbon.

Grafit kristal karbondur. Kurşun kalem uçları, hafifçe basıldığında kağıt üzerinde iz bırakan grafitten yapılmıştır. Grafitin yapısı katmanlıdır. Grafit katmanları kolayca kayar, böylece grafit pulları yazarken kağıda yapışır.

Ama kristal karbonun başka bir biçimi daha var. elmas.

Yapı amorf cisimler. 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 kristal bir duruma dönüşür. 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?

Dünyanın ılıman iklimindeki maddelerin çoğu katı haldedir. Katılar sadece şekillerini değil aynı zamanda hacimlerini de korurlar.

Parçacıkların göreceli düzeninin doğasına bağlı olarak katılar üç türe ayrılır: kristal, amorf ve kompozit.

Amorf cisimler. Amorf cisimlerin örnekleri arasında cam, çeşitli sertleştirilmiş reçineler (kehribar), plastik vb. yer alır. Amorf bir cisim ısıtılırsa yavaş yavaş yumuşar ve sıvı duruma geçiş önemli bir sıcaklık aralığını gerektirir.

Sıvılarla benzerlik, amorf cisimlerin atom ve moleküllerinin, sıvı moleküller gibi, "yerleşik bir yaşam" süresine sahip olmasıyla açıklanmaktadır. Spesifik bir erime noktası yoktur, bu nedenle amorf cisimler çok yüksek viskoziteye sahip aşırı soğutulmuş sıvılar olarak düşünülebilir. Amorf cisimlerin atomlarının düzenlenmesinde uzun menzilli düzenin bulunmaması, amorf durumdaki bir maddenin, kristal duruma göre daha düşük yoğunluğa sahip olmasına yol açar.

Amorf cisimlerin atomlarının düzenindeki bozukluk, farklı yönlerdeki atomlar arasındaki ortalama mesafenin aynı olmasına, dolayısıyla izotropik olmalarına, yani. tüm fiziksel özellikler (mekanik, optik vb.) yöne bağlı değildir. dış etkinin. Amorf bir cismin belirtileri düzensiz şekil kırık yüzeyler. Amorf cisimler, uzun bir süre sonra hala yer çekiminin etkisi altında şekillerini değiştirmektedir. Bu onların sıvı gibi görünmesini sağlar. Sıcaklık arttıkça şekil değişikliği daha hızlı gerçekleşir. Amorf durum kararsızdır, bir geçiş meydana gelir amorf durum kristalize olur. (Cam bulanıklaşır.)

Kristal cisimler. Atomların dizilişinde periyodiklik varsa (uzun menzilli düzen), katı kristaldir.

Tuz tanelerini büyüteç veya mikroskopla incelerseniz, bunların düz kenarlarla sınırlı olduğunu fark edeceksiniz. Bu tür yüzlerin varlığı, kristalin bir durumda olmanın işaretidir.

Tek kristalden oluşan bir gövdeye tek kristal denir. Çoğu kristal cisim, birlikte büyümüş, rastgele konumlanmış birçok küçük kristalden oluşur. Bu tür cisimlere polikristaller denir. Bir parça şeker çok kristalli bir gövdedir. Kristaller çeşitli maddelerçeşitli şekillere sahiptir. Kristallerin boyutları da çeşitlidir. Polikristalin kristallerin boyutları zamanla değişebilir. Küçük demir kristalleri büyük kristallere dönüşür, darbe ve şoklarla bu süreç hızlanır, çelik köprülerde, demiryolu raylarında vb. meydana gelir ve bunun sonucunda yapının mukavemeti zamanla azalır.

Pek çok vücut aynı kimyasal bileşim kristal halinde, koşullara bağlı olarak iki veya daha fazla çeşitte bulunabilirler. Bu özelliğe polimorfizm denir. Ice'ın bilinen on kadar modifikasyonu vardır. Karbon polimorfizmi - grafit ve elmas.

Tek bir kristalin önemli bir özelliği anizotropidir; yani özelliklerinin (elektriksel, mekanik vb.) farklı yönlerde farklılığı.

Çok kristalli cisimler izotropiktir, yani sergilerler özdeş özellikler her yöne. Bu, çok kristalli gövdeyi oluşturan kristallerin birbirine göre rastgele yönlendirilmiş olmasıyla açıklanmaktadır. Sonuç olarak hiçbir yön diğerlerinden farklı değildir.

Kompozit malzemeler oluşturuldu mekanik özellikler hangisi üstün doğal malzemeler. Kompozit malzemeler (kompozitler) bir matris ve dolgu maddelerinden oluşur. Matris olarak polimer, metal, karbon veya seramik malzemeler kullanılır. Dolgu maddeleri bıyıklardan, liflerden veya tellerden oluşabilir. Özellikle kompozit malzemeler betonarme ve ferrografit içerir.

Betonarme, ana yapı malzemelerinden biridir. Beton ve çelik donatının birleşimidir.

Demir-grafit, demir (%95-98) ve grafitten (%2-5) oluşan metal-seramik bir malzemedir. Çeşitli makine bileşenleri ve mekanizmaları için rulmanlar ve burçlar bundan yapılmıştır.

Fiberglas aynı zamanda cam elyafı ve sertleştirilmiş reçinenin karışımı olan kompozit bir malzemedir.

İnsan ve hayvan kemikleri tamamen farklı iki bileşenden oluşan kompozit bir malzemedir: kolajen ve mineral madde.

Kristalin katıların aksine, amorf bir katıda parçacıkların düzenlenmesinde kesin bir düzen yoktur.

Amorf katılar şekillerini koruyabilme yeteneğine sahip olmalarına rağmen kristal kafes sahip değiller. Sadece yakınlarda bulunan moleküller ve atomlar için belirli bir model gözlemlenir. Bu sipariş denir emri kapat . Her yönde tekrarlanmaz ve saklanmaz. uzun mesafeler, kristal cisimler gibi.

Amorf cisimlere örnek olarak cam, amber, yapay reçineler, balmumu, parafin, hamuru vb. verilebilir.

Amorf cisimlerin özellikleri

Amorf cisimlerdeki atomlar rastgele konumlanmış noktalar etrafında titreşir. Dolayısıyla bu cisimlerin yapısı sıvıların yapısına benzemektedir. Ancak içlerindeki parçacıklar daha az hareketlidir. Denge konumu etrafında salınım süreleri sıvılara göre daha uzundur. Atomların başka bir konuma sıçraması da çok daha az sıklıkla meydana gelir.

Kristal katılar ısıtıldığında nasıl davranır? Belli bir noktadan sonra erimeye başlıyorlar erime noktası. Ve bir süreliğine aynı anda katı haldeler ve sıvı hal tüm madde eriyene kadar.

Amorf katıların belirli bir erime noktası yoktur . Isıtıldığında erimezler, ancak yavaş yavaş yumuşarlar.

Isıtma cihazının yanına bir parça hamuru yerleştirin. Bir süre sonra yumuşacık olacaktır. Bu bir anda olmaz, belli bir süre sonra olur.

Amorf cisimlerin özellikleri sıvıların özelliklerine benzer olduğundan, çok yüksek viskoziteye sahip aşırı soğutulmuş sıvılar (donmuş sıvılar) olarak kabul edilirler. Normal şartlarda akamazlar. Ancak ısıtıldığında içlerindeki atom sıçramaları daha sık meydana gelir, viskozite azalır ve amorf cisimler yavaş yavaş yumuşar. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa viskozite o kadar düşük olur ve amorf cisim yavaş yavaş sıvı hale gelir.

Sıradan cam katı, amorf bir gövdedir. Silikon oksit, soda ve kirecin eritilmesiyle elde edilir. Karışımın 1400 o C'ye ısıtılmasıyla sıvı camsı bir kütle elde edilir. Soğurken sıvı cam kristal cisimler gibi katılaşmaz, ancak viskozitesi artan ve akışkanlığı azalan bir sıvı olarak kalır. Normal şartlarda bize katı bir cisim gibi görünür. Ama aslında, çok büyük bir viskoziteye ve akışkanlığa sahip bir sıvıdır; o kadar küçüktür ki, en hassas aletlerle zar zor ayırt edilebilir.

Bir maddenin amorf durumu kararsızdır. Zamanla yavaş yavaş amorf bir durumdan kristal bir duruma dönüşür. Bu süreç farklı maddelerde meydana gelir. farklı hızlarda. Şeker kamışlarının şeker kristalleriyle kaplandığını görüyoruz. Bu çok fazla zaman almaz.

Ve sıradan camda kristallerin oluşması için çok zaman geçmesi gerekir. Kristalleşme sırasında cam gücünü, şeffaflığını kaybeder, bulanıklaşır ve kırılgan hale gelir.

Amorf cisimlerin izotropisi

Kristal katılarda fiziksel özellikler farklı yönlerde değişir. Ancak amorf cisimlerde her yönde aynıdırlar. Bu fenomene denir izotropi .

Amorf bir cisim, elektriği ve ısıyı her yöne eşit şekilde iletir ve ışığı eşit şekilde kırar. Ses ayrıca amorf cisimlerde her yöne eşit şekilde yayılır.

Özellikler amorf maddeler kullanılan modern teknolojiler. Özel İlgi olmayan metal alaşımlarına neden olur kristal yapısı ve amorf katılara aittir. Onlar denir metal gözlük . Fiziksel, mekanik, elektriksel ve diğer özellikleri sıradan metallerden çok daha farklıdır.

Bu nedenle tıpta gücü titanyumunkini aşan amorf alaşımlar kullanılır. Kırık kemikleri birbirine bağlayan vidalar veya plakalar yapmak için kullanılırlar. Titanyum bağlantı elemanlarının aksine bu malzeme yavaş yavaş parçalanır ve zamanla yerini kemik malzemesi alır.

Yüksek mukavemetli alaşımlar metal kesici takımların, bağlantı parçalarının, yayların ve mekanizma parçalarının imalatında kullanılır.

Japonya'da yüksek manyetik geçirgenliğe sahip amorf bir alaşım geliştirildi. Dokulu trafo çelik sacları yerine trafo çekirdeklerinde kullanılarak kayıplar azaltılabilir. girdap akımları 20 kez.

Amorf metallerin benzersiz özellikleri vardır. Bunlara geleceğin malzemesi deniyor.