Kristal katılardan farklı olarak amorf katılarda parçacıkların dizilişinde kesin bir düzen yoktur.
Amorf katılar şekillerini koruyabilmelerine rağmen kristal kafesleri yoktur. 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 süre, tüm madde eriyene kadar aynı anda hem katı hem de sıvı haldedirler.
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. Ancak gerçekte bu, çok yüksek viskoziteye ve akışkanlığa sahip bir sıvıdır; o kadar düşüktür ki, en ultra hassas cihazlar tarafından zar zor ayırt edilebilir.
Bir maddenin amorf hali 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 fiziki ozellikleri 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 ilgi olmayan metal alaşımlarına neden olur kristal yapı ve amorf katılara aittir. Arandılar 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. Trafo çekirdeklerinde dokulu trafo çelik sacları yerine kullanılarak kayıpların azaltılması mümkündür. girdap akımları 20 kere.
Amorf metallerin benzersiz özellikleri vardır. Bunlara geleceğin malzemesi deniyor.
Katılar şekillerine göre amorf ve kristal olarak ikiye ayrılır. moleküler yapı ve fiziksel özellikler.
Kristallerden farklı olarak amorf katıların molekülleri ve atomları bir kafes oluşturmaz ve aralarındaki mesafe belirli bir aralıkta dalgalanır. olası mesafeler. Başka bir deyişle kristallerde atomlar veya moleküller, oluşan yapının tüm vücut hacmi boyunca tekrarlanabileceği şekilde karşılıklı olarak dizilirler ki buna uzun menzilli düzen denir. Amorf cisimler durumunda, moleküllerin yapısı yalnızca bu tür moleküllerin her birine göre korunur, yalnızca komşu moleküllerin dağılımında kısa menzilli bir düzen gözlenir. İyi bir örnek aşağıda sunulmuştur.
Amorf cisimler arasında cam ve camsı haldeki diğer maddeler, reçine, reçineler, amber, sızdırmazlık mumu, bitüm, mum ve organik madde: kauçuk, deri, selüloz, polietilen vb.
Amorf cisimlerin özellikleri
Amorf katıların yapısal özellikleri onlara bireysel özellikler kazandırır:
- Zayıf bir şekilde ifade edilen akışkanlık en çok görülenlerden biridir. bilinen özellikler bu tür bedenler. Bir örnek cam damlamaları olabilir; uzun zamandır pencere çerçevesinde duruyor.
- Amorf katılar belirli bir erime noktasına sahip değildir, çünkü ısıtma sırasında sıvı duruma geçiş, vücudun yumuşaması yoluyla kademeli olarak gerçekleşir. Bu nedenle bu tür cisimlere yumuşama sıcaklığı aralığı uygulanır.
- Yapılarından dolayı bu tür cisimler izotropiktir, yani fiziksel özellikleri yön seçimine bağlı değildir.
- İçindeki madde amorf durum daha fazla var içsel enerji, kristalden daha. Bu nedenle amorf cisimler bağımsız olarak kristalin duruma dönüşebilirler. Bu olgu camın zamanla bulanıklaşması sonucu gözlenebilmektedir.
Camsı durum
Doğada, bu maddelerin moleküllerinin karmaşıklığı onların düzenli bir yapı oluşturmasına izin vermediğinden, soğutularak kristal bir duruma dönüştürülmesi pratik olarak imkansız olan sıvılar vardır. kristal kafes. Bu tür sıvılar bazı organik polimerlerin moleküllerini içerir.
Ancak derin ve hızlı soğutma sayesinde hemen hemen her madde camsı bir duruma dönüşebilir. Bu, berrak bir kristal kafesi olmayan, ancak küçük kümeler ölçeğinde kısmen kristalleşebilen amorf bir durumdur. Bu durum Bir madde yarı kararlıdır, yani belirli gerekli termodinamik koşullar altında varlığını sürdürür.
Belirli bir hızda soğutma teknolojisi kullanıldığında maddenin kristalleşmeye vakti kalmayacak ve cama dönüşecektir. Yani malzemenin soğuma hızı ne kadar yüksek olursa kristalleşme olasılığı da o kadar az olur. Örneğin metal cam üretmek için saniyede 100.000 - 1.000.000 Kelvin soğuma hızına ihtiyaç duyulacaktır.
Doğada madde camsı bir halde bulunur ve sıvı volkanik magmadan kaynaklanır. soğuk su veya hava hızla soğur. İÇİNDE bu durumda maddeye volkanik cam denir. Ayrıca düşen bir göktaşının erimesi sonucu oluşan camın atmosferle etkileşime girmesini de gözlemleyebilirsiniz - göktaşı camı veya küf.
Belirli bir erime noktasına sahip olmak önemli işaret kristal maddeler. Bu özelliği sayesinde katı olarak da sınıflandırılan amorf cisimlerden kolaylıkla ayırt edilebilirler. Bunlar arasında özellikle cam, çok viskoz reçineler ve plastikler bulunur.
Amorf maddelerin (kristalin olanlardan farklı olarak) belirli bir erime noktası yoktur - erimezler, yumuşarlar. Örneğin bir cam parçası ısıtıldığında önce sertten yumuşak hale gelir, kolayca bükülebilir veya gerilebilir; devamı Yüksek sıcaklık parça kendi yerçekiminin etkisi altında şekil değiştirmeye başlar. Isındıkça kalın viskoz kütle, içinde bulunduğu kabın şeklini alır. Bu kütle önce bal gibi kalın, sonra ekşi krema gibi ve sonunda neredeyse su ile aynı düşük viskoziteli sıvı haline gelir. Ancak burada katının sıvıya geçişinin belirli bir sıcaklığını belirtmek mümkün değildir çünkü mevcut değildir.
Bunun nedenleri, amorf cisimlerin yapısındaki kristalin yapılardan temel farklılıkta yatmaktadır. Amorf cisimlerdeki atomlar rastgele düzenlenir. Amorf cisimler Yapıları gereği sıvı yoktur. LS6 katı camda atomlar rastgele düzenlenmiştir. Bu, camın sıcaklığının arttırılmasının yalnızca moleküllerinin titreşim aralığını arttırdığı ve onları giderek daha büyük hale getirdiği anlamına gelir. daha fazla özgürlük hareket. Bu nedenle cam yavaş yavaş yumuşar ve moleküllerin diziliminden geçişin özelliği olan keskin bir "katı-sıvı" geçişi sergilemez. sıkı bir düzende düzensiz olanlara.
Erime Isısı
Füzyon ısısı, bir maddeye verilmesi gereken ısı miktarıdır. sabit basınç Ve Sabit sıcaklık, eşit sıcaklık tamamen katı hale dönüştürmek için eritmek kristal durumu sıvıya.
Erime ısısı, bir maddenin sıvı halden kristalleşmesi sırasında açığa çıkan ısı miktarına eşittir.
Erime sırasında bir maddeye verilen ısının tamamı moleküllerinin potansiyel enerjisini artırmaya gider. Kinetik enerji Erime sabit sıcaklıkta gerçekleştiği için değişmez.
Erimeyi deneysel olarak incelemek çeşitli maddeler aynı kütleye sahip olduklarından, bunları sıvıya dönüştürmek için gerekenleri görebilirsiniz. farklı miktarlar sıcaklık. Örneğin, bir kilogram buzu eritmek için 332 J enerji, 1 kg kurşunu eritmek için ise 25 kJ enerji harcamanız gerekir.
1 kg ağırlığındaki bir kristal cismin tamamen kristalize olması için ne kadar ısı verilmesi gerektiğini gösteren fiziksel bir miktar. sıvı halözgül füzyon ısısı denir.
Spesifik füzyon ısısı kilogram başına joule (J/kg) cinsinden ölçülür ve Yunanca X harfi (lambda) ile gösterilir.
Kristalleşmenin özgül ısısı, erimenin özgül ısısına eşittir, çünkü kristalleşme sırasında, erime sırasında emilenle aynı miktarda ısı açığa çıkar. Örneğin, 1 kg ağırlığındaki su donduğunda, aynı kütledeki buzun suya dönüştürülmesi için gerekli olan aynı 332 J enerji açığa çıkar.
Herhangi bir kütleye sahip kristal bir cismi eritmek için gereken ısı miktarını veya füzyon ısısını bulmak için gereklidir. özısı Bu cismin erimesi kütlesiyle çarpılır:
Vücut tarafından salınan ısı miktarı negatif kabul edilir. Bu nedenle, m kütleli bir maddenin kristalleşmesi sırasında açığa çıkan ısı miktarını hesaplarken aynı formülü, ancak eksi işaretiyle kullanmak gerekir.
Kristal katılardan farklı olarak amorf katılarda parçacıkların dizilişinde kesin bir düzen yoktur.
Amorf katılar şekillerini koruyabilmelerine rağmen kristal kafesleri yoktur. Sadece yakınlarda bulunan moleküller ve atomlar için belirli bir model gözlemlenir. Bu sipariş denir emri kapat . Her yönde tekrarlanmaz ve kristal cisimlerde olduğu gibi uzun mesafelerde varlığını sürdürmez.
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 süre, tüm madde eriyene kadar aynı anda hem katı hem de sıvı haldedirler.
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. Sıvı cam soğutulduğunda kristal cisimler gibi katılaşmaz, ancak viskozitesi artan ve akışkanlığı azalan bir sıvı olarak kalır. Normal şartlarda bize katı bir cisim gibi görünür. Ama gerçekte bu, çok büyük bir viskoziteye ve akışkanlığa sahip bir sıvıdır; o kadar küçüktür ki, en ultra hassas aletlerle zar zor ayırt edilebilir.
Bir maddenin amorf hali kararsızdır. Zamanla yavaş yavaş amorf bir durumdan kristal bir duruma dönüşür. Bu süreç farklı maddelerde farklı oranlarda gerçekleşir. 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.
Amorf maddelerin özellikleri modern teknolojilerde kullanılmaktadır. Kristal yapıya sahip olmayan ve amorf katılara ait olan metal alaşımları özellikle ilgi çekicidir. Arandılar 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 girdap akımı kayıpları 20 kat azaltılabilir.
Amorf metallerin benzersiz özellikleri vardır. Bunlara geleceğin malzemesi deniyor.
Katı, şeklin sabitliği ve denge konumları etrafında küçük titreşimler gerçekleştiren atomların hareketinin doğası ile karakterize edilen bir maddenin toplanma durumudur.
Kristal cisimler. Normal koşullar altında katı bir cismin sıkıştırılması veya esnetilmesi zordur. Katı madde vermek istenilen şekil veya işlendikleri tesis ve fabrikalardaki hacim özel makineler: Tornalama, planyalama, taşlama.
Yokluğunda dış etkiler katı bir gövde şeklini ve hacmini korur.
Bu, atomlar (veya moleküller) arasındaki çekimin sıvıların (ve özellikle gazların)kinden daha büyük olmasıyla açıklanmaktadır. Atomları denge konumlarına yakın tutmak yeterlidir.
Buz, tuz, elmas, metaller gibi katıların çoğunun molekülleri veya atomları, belli bir sırayla. Bu tür katılara kristal denir. Bu cisimlerin parçacıkları hareket halinde olmasına rağmen, bu hareketler belirli noktalar (denge konumları) etrafındaki salınımları temsil eder. Parçacıklar bu noktalardan uzaklaşamaz, dolayısıyla katı şeklini ve hacmini korur.
Ek olarak, sıvılardan farklı olarak, bir katının bağlı olan atomlarının veya iyonlarının denge noktaları, düzenli düzlemin köşelerinde bulunur. uzaysal kafes buna kristal denir.
Parçacıkların termal titreşimlerinin meydana geldiği denge konumlarına kristal kafesin düğümleri denir.
Monokristal, parçacıkları tek bir kristal kafes (tek kristal) oluşturan katı bir gövdedir.
Tek kristallerin anizotropisi. Tek kristallerin sıvılardan ve gazlardan farklı oldukları temel özelliklerinden biri, fiziksel özelliklerinin anizotropisidir. Anizotropi, bir kristaldeki fiziksel özelliklerin yöne bağımlılığını ifade eder. Anizotropiktir Mekanik özellikler(örneğin mikanın tek yönde pul pul dökülmesinin kolay, dik yönde ise çok zor olduğu bilinmektedir), elektriksel özellikler(birçok kristalin elektriksel iletkenliği yöne bağlıdır), optik özellikler (fenomen) çift kırılma ve dikroizm - soğurma anizotropisi; örneğin tek bir turmalin kristali "renklidir" farklı renkler- yeşil ve kahverengi, hangi taraftan baktığınıza bağlı olarak).
Bir polikristal, rastgele yönlendirilmiş tek kristallerden oluşan bir katıdır. Günlük yaşamda karşılaştığımız katıların çoğu polikristaldir - tuz, şeker ve çeşitli metal ürünler. İçlerinden oluşan kaynaşmış mikrokristallerin rastgele yönelimi, özelliklerin anizotropisinin ortadan kalkmasına yol açar.
Amorf cisimler. Kristal cisimlerin yanı sıra amorf cisimler de katı olarak sınıflandırılır. Amorf, Yunanca'da "şekilsiz" anlamına gelir.
Amorf cisimler, uzayda parçacıkların düzensiz düzenlenmesiyle karakterize edilen katı cisimlerdir.
Bu cisimlerde moleküller (veya atomlar) rastgele konumlanmış noktalar etrafında titreşirler ve sıvı moleküller gibi kesin zaman yerleşik yaşam. Ancak sıvıların aksine bu süre çok uzundur.
Amorf cisimler arasında cam, kehribar, çeşitli diğer reçineler ve plastikler bulunur. Bu cisimler oda sıcaklığında şekillerini korusalar da sıcaklık arttıkça yavaş yavaş yumuşarlar ve sıvılar gibi akmaya başlarlar: Amorf cisimlerin belirli bir erime sıcaklığı yoktur.
Bu bakımdan, artan sıcaklıkla yavaş yavaş değil, aniden sıvı bir duruma (çok spesifik bir sıcaklıkta - erime noktası) dönüşen kristal cisimlerden farklıdırlar.
Tüm amorf cisimler izotropiktir, yani farklı yönlerde aynı fiziksel özelliklere sahiptirler. Çarptıklarında katı cisimler gibi davranırlar; bölünürler ve çok uzun süre maruz kalırlarsa akıp giderler.
Şu anda elde edilen amorf haldeki birçok madde var. yapay olarakörneğin amorf ve camsı yarı iletkenler, manyetik malzemeler ve hatta metaller.
