«Аморфты күй» нені білдіреді? Мектеп энциклопедиясы Қатты аморфты күй

аморфты күй

атомдар мен молекулалардың ретсіз орналасуына байланысты физикалық қасиеттерінің изотропиясымен сипатталатын заттың конденсацияланған күйі. Кристалды күйден айырмашылығы қатты аморфты күйден сұйыққа өту біртіндеп жүреді. Аморфты күйде әртүрлі заттар болады: стақандар, шайырлар, пластмассалар және т.б.

аморфты күй

(грек тілінен a ≈ теріс бөлшек және morphē ≈ пішін), екі белгісі бар заттың қатты күйі: табиғи жағдайда оның қасиеттері (механикалық, жылулық, электрлік және т.б.) заттағы бағытқа тәуелді емес (изотропия); температура көтерілген сайын жұмсаратын зат біртіндеп сұйық күйге, яғни атомға өтеді. белгілі бір балқу нүктесі жоқ.

Бұл ерекшеліктер А.-да жоқтығына байланысты. ұзақ мерзімді тәртіп ≈ бір құрылымдық элементтің (атом, атомдар тобы, молекула және т.б.) жүздеген және мыңдаған периодтардағы барлық бағыттары бойынша кристалдарға тән қатаң қайталанғыштық. Бұл ретте зат А. с. көршілес бөлшектердің орналасуында қысқа диапазондағы реттілік ≈ консистенциясы бар, яғни молекулалардың өлшемдерімен салыстырылатын қашықтықта байқалатын тәртіп ( күріш.). Бұл консистенциясы қашықтыққа қарай азаяды және 0,5≈1 нм кейін жоғалады (Ұзақ аралық тәртіп пен қысқа мерзімді тәртіпті қараңыз).

Қысқа қашықтықтағы тәртіп сұйықтықтарға да тән, бірақ сұйықтықта көрші бөлшектер арасында интенсивті орын алмасу жүреді, ол тұтқырлық жоғарылаған сайын қиындай түседі, демек, бір жағынан қатты дене A. с. Оны тұтқырлық коэффициенті өте жоғары өте салқындатылған сұйықтық ретінде қарастыру әдеттегідей. Екінші жағынан, тұжырымдаманың өзі «А. бірге." сұйықтық кіреді.

Қасиеттердің изотропиясы поликристалдық күйге де тән (Polycrystals бөлімін қараңыз), бірақ соңғысы қатаң анықталған балқу температурасымен сипатталады, бұл оны A. s-ден ажыратуға мүмкіндік береді. Құрылымының айырмашылығы және. кристалдан рентген сәулелерінің көмегімен оңай анықталады. Кристаллдар арқылы шашыраңқы монохроматикалық рентген сәулелері айқын сызықтар немесе дақтар түрінде дифракциялық үлгіні құрайды (Рентген сәулелерінің дифракциясын қараңыз). А.С. бұл тән емес.

Төмен температурада заттың тұрақты қатты күйі кристалдық күй болып табылады. Бірақ молекулалардың қасиеттеріне байланысты кристалдану азды-көпті уақытты қажет етуі мүмкін – затты салқындатқан кезде молекулалардың кристалдық ретпен қатарға тұру уақыты болуы керек. Кейде бұл уақыт өте ұзақ, сондықтан кристалдық күй іс жүзінде жүзеге асырылмайды. Басқа жағдайларда А.с. салқындату процесін жылдамдату арқылы алынады. Мысалы, кристалды кварцты балқытып, содан кейін балқыманы тез салқындату арқылы аморфты кварц шынысы алынады. Көптеген силикаттар дәл осылай әрекет етеді, олар салқындатылған кезде қарапайым шыны береді. Сондықтан А.с. жиі шыны күйі деп аталады. Көбінесе, тіпті ең жылдам салқындату кристалдардың пайда болуын болдырмау үшін жеткілікті жылдам емес. Осының нәтижесінде заттардың көпшілігі А.с. мүмкін емес. Табиғатта А.с. кристалдыға қарағанда сирек кездеседі. Сіз. мыналар: опал, обсидиан, кәріптас, табиғи шайырлар, битум.

Сіз. шынылар мен сұйықтықтар (төмен молекулалық қосылыстар) сияқты жеке атомдар мен қарапайым молекулалардан тұратын заттар ғана емес, сонымен қатар ұзын тізбекті макромолекулалардан тұратын заттар - жоғары молекулалық қосылыстар немесе полимерлер болуы мүмкін.

Аморфты полимерлердің құрылымы макромолекулалардың бірліктерінің немесе сегменттерінің орналасу тәртібінің қысқа аралығымен сипатталады, олар бір-бірінен алыстаған сайын тез жойылады. Полимерлердің молекулалары полимерлердің үлкен тұтқырлығына және молекулалардың үлкен өлшемдеріне байланысты өмір сүру ұзақтығы өте ұзақ болатын «шоғырлар» түзетін сияқты. Сондықтан кейбір жағдайларда мұндай үйірлер іс жүзінде өзгеріссіз қалады.

Аморфты полимерлер температураға байланысты жылулық қозғалыс сипаты бойынша ерекшеленетін үш күйде болуы мүмкін: шыны тәрізді, жоғары серпімді және сұйық (тұтқыр-сұйықтық). Төмен температурада молекулалардың сегменттері қозғалмайды, ал полимер А.С.-да кәдімгі қатты дене сияқты әрекет етеді. Жеткілікті жоғары температурада жылулық қозғалыс энергиясы молекуланың сегменттерінің қозғалысын тудыру үшін жеткілікті болады, бірақ молекуланы тұтастай қозғалысқа келтіру үшін әлі де жеткіліксіз. Полимердің оңай созылу және қысқару қабілетімен сипатталатын жоғары серпімді күй пайда болады. Жоғары серпімді күйден шыны тәрізді күйге өту шыны ауысу деп аталады. Тұтқыр-сұйық күйде сегменттер ғана емес, бүкіл макромолекула қозғала алады. Полимерлер ағу қабілетіне ие болады, бірақ қарапайым сұйықтықтан айырмашылығы, олардың ағыны әрқашан жоғары серпімді деформацияның дамуымен бірге жүреді.

Лит.: Китайгородский А.И., Атомдар әлеміндегі тәртіп пен тәртіпсіздік, М., 1966; Кобеко П.П., Аморфты заттар, М.≈ Л., 1952; Китайгородский А.И., жұқа кристалды және аморфты денелердің рентгендік дифракциялық анализі, M.≈ L., 1952. Сондай-ақ жарықтандырылғанды қараңыз. Өнер бойынша. Полимерлер.

Қатты денелер молекулалық құрылысы мен физикалық қасиеттеріне қарай аморфты және кристалды болып бөлінеді.

Аморфты қатты денелердің молекулалары мен атомдары кристалдардан айырмашылығы тор түзбейді және олардың арасындағы қашықтық мүмкін болатын қашықтықтардың белгілі диапазонында өзгереді. Басқаша айтқанда, кристалдарда атомдар немесе молекулалар бір-бірінен түзілген құрылым дененің бүкіл көлемінде қайталанатындай етіп орналасады, бұл ұзақ мерзімді тәртіп деп аталады. Аморфты денелер жағдайында молекулалардың құрылымы әрбір осындай молекулаға қатысты ғана сақталады, тек көрші молекулалардың таралуында заңдылық байқалады – қысқа қашықтық тәртібі. Көрнекі мысал төменде көрсетілген.

Аморфты денелерге шыны және басқа шыны күйдегі заттар, канифоль, шайырлар, янтарь, тығыздағыш балауыз, битум, балауыз, сонымен қатар органикалық заттар: каучук, былғары, целлюлоза, полиэтилен және т.б.

Аморфты денелердің қасиеттері

Аморфты қатты денелердің құрылымының ерекшелігі оларға жеке қасиеттер береді:

Әлсіз өрнектелген сұйықтық - мұндай денелердің ең белгілі қасиеттерінің бірі. Мысал ретінде ұзақ уақыт бойы терезе жақтауында тұрған шыны жолақтар болуы мүмкін.
Аморфты қатты заттардың белгілі бір балқу температурасы болмайды, өйткені қыздыру кезінде сұйық күйге өту денені жұмсарту арқылы біртіндеп жүреді. Осы себепті мұндай денелерге жұмсарту деп аталатын температура диапазоны қолданылады.

Құрылысы бойынша мұндай денелер изотропты, яғни олардың физикалық қасиеттері бағытты таңдауға байланысты емес.
Аморфты күйдегі заттың ішкі энергиясы кристалдық күйге қарағанда көбірек болады. Осы себепті аморфты денелер өз бетінше кристалдық күйге өте алады. Бұл құбылысты уақыт өте келе әйнектің бұлыңғырлануы нәтижесінде байқауға болады.

шыны тәрізді күй

Табиғатта салқындату арқылы кристалдық күйге ауысу іс жүзінде мүмкін емес сұйықтықтар бар, өйткені бұл заттардың молекулаларының күрделілігі олардың қалыпты кристалдық торды қалыптастыруға мүмкіндік бермейді. Кейбір органикалық полимерлердің молекулалары осындай сұйықтықтарға жатады.

Дегенмен, терең және жылдам салқындату көмегімен кез келген дерлік зат шыны тәрізді күйге ауыса алады. Бұл мөлдір кристалдық торы жоқ аморфты күй, бірақ шағын кластерлер масштабында ішінара кристалдануы мүмкін. Заттың бұл күйі метатұрақты, яғни белгілі бір қажетті термодинамикалық жағдайларда сақталады.

Белгілі бір жылдамдықпен салқындату технологиясының көмегімен зат кристалдануға үлгермейді, шыныға айналады. Яғни, материалдың салқындату жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, оның кристалдану ықтималдығы соғұрлым аз болады. Мәселен, мысалы, металл көзілдірік жасау үшін секундына 100 000 - 1 000 000 Кельвин салқындату жылдамдығы қажет.

Табиғатта зат шыны тәрізді күйде болады және сұйық жанартаулық магмадан пайда болады, ол суық сумен немесе ауамен әрекеттесіп, тез салқындайды. Бұл жағдайда зат жанартау шыны деп аталады. Сондай-ақ, атмосферамен әрекеттесетін құлаған метеориттің балқуы нәтижесінде пайда болған шыны - метеорит шыны немесе молдавитті байқауға болады.

аморфты күй (грек тілінен a - теріс бөлшек және morphē - пішін)

екі белгісі бар заттың қатты күйі: табиғи жағдайда оның қасиеттері (механикалық, жылулық, электрлік және т.б.) заттағы бағытқа тәуелді емес (изотропия); температура көтерілген сайын жұмсаратын зат біртіндеп сұйық күйге, яғни атомға өтеді. белгілі бір балқу нүктесі жоқ.

Бұл ерекшеліктер А.-да жоқтығына байланысты. ұзақ мерзімді тәртіп – кристалдарға тән (Кр. Кристаллдар) бір құрылымдық элементтің (атом, атомдар тобы, молекула және т.б.) жүздеген және мыңдаған периодтардың барлық бағыттарында қатаң қайталануы. Бұл ретте зат А. с. қысқа диапазондық тәртіп бар - көрші бөлшектердің орналасу консистенциясы, яғни молекулалардың өлшемдерімен салыстырылатын қашықтықта байқалатын тәртіп ( күріш. ). Қашықтықпен бұл консистенциясы төмендейді және 0,5-1 кейін nmжоғалады (Ұзақ мерзімді тапсырысты қараңыз (Ұзақ мерзімді тапсырысты және қысқа мерзімді тапсырысты қараңыз) Жәнежақын тәртіп).

Қысқа мерзімділік тәртібі сұйықтықтарға да тән (Сұйықтықты қараңыз) , бірақ сұйықтықта көрші бөлшектер арасында қарқынды орын алмасу жүреді, ол тұтқырлық артқан сайын қиындай түседі (Тұтқырлықты қараңыз) , сондықтан, бір жағынан, қатты дене А. с. Оны тұтқырлық коэффициенті өте жоғары өте салқындатылған сұйықтық ретінде қарастыру әдеттегідей. Екінші жағынан, тұжырымдаманың өзі «А. бірге." сұйықтық кіреді.

Қасиеттердің изотропиясы поликристалдық күйге де тән (Поликристалдарды қараңыз) , бірақ соңғысы қатаң анықталған балқу температурасымен сипатталады, бұл оны A.-дан ажыратуға мүмкіндік береді. Құрылымының айырмашылығы және. кристалдану рентгенограммалар арқылы оңай анықталады (Рентгенографияны қараңыз). Кристаллдар арқылы шашыраңқы монохроматикалық рентген сәулелері айқын сызықтар немесе дақтар түрінде дифракциялық үлгіні құрайды (Рентген сәулелерінің дифракциясын қараңыз). А.С. бұл тән емес.

Төмен температурада заттың тұрақты қатты күйі кристалдық күй болып табылады. Бірақ молекулалардың қасиеттеріне байланысты кристалдану азды-көпті уақытты қажет етуі мүмкін – затты салқындатқан кезде молекулалардың кристалдық ретпен қатарға тұру уақыты болуы керек. Кейде бұл уақыт өте ұзақ, сондықтан кристалдық күй іс жүзінде жүзеге асырылмайды. Басқа жағдайларда А.с. салқындату процесін жылдамдату арқылы алынады. Мысалы, кристалды кварцты балқытып, содан кейін балқыманы тез салқындату арқылы аморфты кварц шынысы алынады. Көптеген силикаттар дәл осылай әрекет етеді, олар салқындатылған кезде қарапайым шыны береді. Сондықтан А.с. жиі шыны тәрізді күй деп аталады (Шыны тәрізді күйді қараңыз). Көбінесе, тіпті ең жылдам салқындату кристалдардың пайда болуын болдырмау үшін жеткілікті жылдам емес. Осының нәтижесінде заттардың көпшілігі А.с. мүмкін емес. Табиғатта А.с. кристалдыға қарағанда сирек кездеседі. Сіз. мыналар: опал, обсидиан, кәріптас, табиғи шайырлар, битумдар.

Сіз. шыны және сұйықтар (төмен молекулалық қосылыстар) сияқты жеке атомдар мен қарапайым молекулалардан тұратын заттар ғана емес, сонымен қатар ұзын тізбекті макромолекулалардан тұратын заттар да болуы мүмкін (Макромолекуланы қараңыз) - макромолекулалық қосылыстар немесе полимерлер.

Лит.:Китайгородский А.И., Атомдар әлеміндегі тәртіп пен тәртіпсіздік, М., 1966; Кобеко П.П., Аморфты заттар, М.-Л., 1952; Китайгородский А.И., жұқа кристалды және аморфты денелердің рентгендік дифракциялық анализі, М.-Л., 1952. Сондай-ақ жарықтандырылғанды қараңыз. Өнер бойынша. Полимерлер.

SiO 2 кварцының құрылымы: а - кристалдық; b - аморфты; қара шеңберлер - Si атомдары, ақ шеңберлер - O атомдары.

Ұлы Совет энциклопедиясы. - М.: Совет энциклопедиясы. 1969-1978 .

Басқа сөздіктерде «Аморфты күй» деген не екенін қараңыз:

- (грек тілінен amorphos пішінсіз), sv изотропиясымен және балқу температурасының болмауымен сипатталатын va-дағы қатты күй. Температураның жоғарылауымен аморфты су жұмсарып, бірте-бірте сұйық күйге өтеді. Бұл мүмкіндіктер... Физикалық энциклопедия

аморфты күй- - заттың қатты күйі, оның екі белгісі бар: оның қасиеттері (механикалық, жылулық, электрлік және т.б.) табиғи жағдайда заттағы бағытқа тәуелді емес (изотропия); Температура көтерілген кезде зат... Терминдер энциклопедиясы, құрылыс материалдарына анықтамалар мен түсініктемелер

АМОРФТЫ КҮЙ, атомдар мен молекулалардың ретсіз орналасуына байланысты физикалық қасиеттерінің изотроптылығымен сипатталатын қатты дененің күйі. Кристаллдық күйден айырмашылығы (Кристалдарды қараңыз), аморфты күйден өту ... Қазіргі энциклопедия

Атомдар мен молекулалардың ретсіз орналасуына байланысты физикалық қасиеттердің изотропиясымен сипатталатын заттың конденсацияланған күйі. Кристалды күйден айырмашылығы, қатты аморфты сұйықтықтан сұйыққа өту ... ... жүреді. Үлкен энциклопедиялық сөздік

Атомдар мен молекулалардың ретсіз орналасуына байланысты физикалық қасиеттерінің изотропиясымен сипатталатын заттың қатты күйі. Кристалды күйден айырмашылығы қатты аморфты күйден сұйық күйге өту ... ... жүреді. энциклопедиялық сөздік

аморфты күй- атомдардың немесе молекулалардың орналасу тәртібінің ұзақ мерзімділігінің болмауымен сипатталатын қатты дененің күйі. Аморфты күйді өте салқындатылған сұйықтық ретінде қарастыруға болады, онда қысқа қашықтық тәртібі ... ... жылы «мұздатылған». Металлургияның энциклопедиялық сөздігі

аморфты күй- amorfinė būsena statusas T sritis chemija apibrėžtis Kondensuota, neturinti trimatės sandaros periodiškumo, medžiagos būsena. atitikmenys: ағылшын. аморфты күй аморфты күй... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

аморфты күй- amorfinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. аморфты күй вок. аморфер Zustand, m rus. аморфты күй, n pranc. état amorphe, m … Fizikos terminų žodynas

АМОРФТЫ КҮЙ- бұл кристалдарға тән қатаң периодтылық жоқ қатты дененің күйі (ұзақ мерзімді тәртіп). Төмен реттілікке байланысты бірдей R T аморфты заттар кристалдарға қарағанда үлкенірек көлемге және жоғары ішкі энергияға ие. ... ... Палеомагнетология, петромагнетология және геология. Сөздік анықтамасы.

Теледидар кристалды емес VA күйі, физикалық изотропиямен сипатталады. қасиеттері мен балқу температурасының болмауы. Температураның жоғарылауымен судағы аморфты зат жұмсарып, бірте-бірте сұйық күйге өтеді. Бұл ерекшеліктер ... бар А.-да болмауына байланысты. Жаратылыстану. энциклопедиялық сөздік

АМОРФТЫ КҮЙ(грек тілінен. amorphos – пішінсіз) – қатты кристалды емес. қасиеттерінің изотропиясымен және нүктенің жоқтығымен сипатталатын зат күйі. Температураның жоғарылауымен аморфты зат жұмсарып, бірте-бірте сұйық күйге өтеді. Бұл ерекшеліктер кристалдан айырмашылығы A. с.-да болмауына байланысты. деп аталатын мемлекеттер. ұзақ мерзімді тәртіп – қатаң мерзімдік. бір құрылымдық элементтің (атом, атомдар тобы, молекулалар және т.б.) кеңістіктегі қайталанушылығы. Бұл ретте зат А. с. деп аталатын көршілес бөлшектердің орналасуында дәйектілік бар. 1-ші координатада байқалатын қысқа қашықтық тәртібі. шарлар (қараңыз үйлестіру нөмірі) және 2-ші және 3-ші сфераға өту кезінде біртіндеп жоғалады, яғни бөлшектердің өлшемдерімен салыстырылатын қашықтықта байқалады. Осылайша, консистенциясы қашықтыққа қарай азаяды және 0,5-1 нм кейін жоғалады (суретті қараңыз). Алыс және жақын тәртіп).

Қысқа қашықтықтағы тәртіп сұйықтықтарға да тән, бірақ сұйықтықта көрші бөлшектер арасында интенсивті орын алмасу жүреді, ол тұтқырлық жоғарылаған сайын қиындай түседі. Сондықтан аморфты күйдегі қатты зат әдетте тұтқырлық коэффициенті өте жоғары өте салқындатылған сұйықтық ретінде қарастырылады. Кейде «А.с.» ұғымының өзі. сұйықтық кіреді.

Төмен температурадағы заттың термодинамикалық тұрақты қатты күйі кристалдық болып табылады. күй. Дегенмен, бөлшектердің қасиеттеріне байланысты кристалданукөп немесе аз уақыт қажет болуы мүмкін - зат салқындатылған кезде молекулалардың «сапқа тұруға» уақыты болуы керек. Кейде бұл уақыт өте ұзақ, ол кристалды болады. мемлекет жоқтың қасы. Әдетте А.с. балқыманың тез салқындауы нәтижесінде пайда болады. Мысалы, балқу кристалды. кварц, содан кейін балқыманы тез салқындату арқылы аморфты кварц шыны алынады (суретті қараңыз). шыны тәрізді күй).Алайда, кейде тіпті ең жылдам салқындату кристалдардың пайда болуына жол бермеу үшін жеткілікті жылдам емес. Табиғатта А.с. (опал, обсидиан, кәріптас, шайырлар) кристалдан аз кездеседі. Сіз. кейбір металдар мен қорытпалар болуы мүмкін, соның ішінде металдық. шыны (қараңыз Аморфты металдар), сондай-ақ (қараңыз. Аморфты және шыны тәрізді жартылай өткізгіштер) және полимерлер. Аморфты полимерлердің құрылымы макромолекулалардың бірліктерінің немесе сегменттерінің орналасу тәртібінің қысқа аралығымен сипатталады, олар бір-бірінен алыстаған сайын тез жойылады. Полимер молекулалары полимерлердің орасан тұтқырлығы мен молекулалардың үлкен өлшемдеріне байланысты қызмет ету мерзімі өте ұзақ болатын «шоғырлар» түзетін сияқты.

Сұйық және әсіресе газ тәрізді (төмен молекулалық салмақ) заттармен салыстырғанда қатты материалдардың көпшілігінің (монокристалдардан басқа) құрылымындағы табиғи айырмашылық олардың күрделі көп деңгейлі ұйымдастырылуы болып табылады (4.1-кесте мен 4.3-суретті қараңыз). Бұл коваленттіктің төмендеуіне және олардың микроқұрылымының элементтерінің гомо- және гетернуклеарлы байланыстарының металдылығы мен иондылығының жоғарылауына байланысты (6.2 және 6.6-суреттерді және 6.1-6.7 кестелерді қараңыз), бұл санның өсуіне әкеледі. зат пен материал құрылымындағы элементтердің саны және сәйкесінше оның агрегаттық күйі өзгереді. Қатты материалдардың құрылымдық иерархиясын зерттеген кезде қатты металдық және металл емес материалдардың құрылымдық ұйымдасу деңгейлерінің бірлігі мен айырмашылығын түсіну қажет, бұл элементтер материалының көлеміндегі реттілік дәрежесін ескере отырып оларды қалыптастырады. Қатты кристалдық және аморфты денелердің құрылымындағы айырмашылық ерекше маңызға ие, ол кристалдық материалдардың аморфты денелерден айырмашылығы, құрылымдардың негізгі электронды-ядролық химиялық деңгейінен біршама күрделі құрылымдарды құра алу қабілетінен тұрады.

аморфты күй. Аморфты (грек тілінен аударғанда – пішінсіз) күйдің ерекшелігі құрамында заттың болуымен байланысты. конденсацияланған (сұйық немесе қатты) күйоның құрылымында осы затты құрайтын элементтердің (атомдық ядролардың немесе молекулалардың) орналасуында үш өлшемді кезеңділіктің болмауымен. Нәтижесінде аморфты күйдің ерекшеліктері болмауына байланысты ұзақ мерзімді тапсырыс -бір құрылымдық элементтің (ядро немесе атом ядросы, атом ядроларының тобы, молекулалар және т.б.) жүздеген және мыңдаған периодтардың барлық бағыттары бойынша қатаң қайталануы. Бұл ретте аморфты күйдегі зат бар қысқа мерзімді тапсырыс- құрылымның көршілес элементтерінің орналасуындағы жүйелілік, яғни. молекулалардың өлшемдерімен салыстырылатын қашықтықта байқалатын тәртіп. Қашықтықпен бұл консистенциясы азаяды және 0,5-1 нм кейін жоғалады. Аморфты заттар кристалдық заттардан изотропиямен ерекшеленеді, яғни. сұйық сияқты, олар заттың ішінде кез келген бағытта өлшенгенде берілген қасиеттің бірдей мәніне ие болады. Аморфты заттың қатты күйден сұйық күйге өтуі қасиеттердің күрт өзгеруімен қатар жүрмейді – бұл қатты дененің аморфты күйін кристалдық күйден ажырататын екінші маңызды белгі. Белгілі бір балқу температурасы бар, қасиеттері күрт өзгеретін кристалдық затқа қарағанда аморфты зат жұмсарту интервалымен және қасиеттерінің үздіксіз өзгеруімен сипатталады.

Аморфты заттар кристалдық заттарға қарағанда тұрақты емес. Кез келген аморфты зат, негізінен, уақыт өте келе кристалдануы керек және бұл процесс экзотермиялық болуы керек. Көбінесе аморфты және кристалды формалар құрамы бойынша бір химиялық заттың немесе материалдың әртүрлі күйлері болып табылады. Сонымен, бірқатар гомоннуклеарлы заттардың (күкірт, селен және т.б.), оксидтердің (B 2 Oe, Si0 2, Ge0 2 және т.б.) аморфты түрлері белгілі.

Бірақ көптеген аморфты материалдарды, әсіресе органикалық полимерлердің көпшілігін кристалдануға болмайды. Іс жүзінде аморфты, әсіресе жоғары молекулалы заттардың кристалдануы өте сирек байқалады, өйткені бұл заттардың жоғары тұтқырлығына байланысты құрылымдық өзгерістер тежеледі. Сондықтан, егер сіз ұзақ мерзімді жоғары температура әсер ету сияқты арнайы әдістерге жүгінбесеңіз, кристалдық күйге өту өте төмен жылдамдықпен жүреді. Мұндай жағдайларда аморфты күйдегі зат толығымен дерлік тұрақты деп болжауға болады.

Сұйық немесе балқытылған күйде де, қатты конденсацияланған күйде де болатын заттарға тән аморфты күйден айырмашылығы, шыны тәрізді күйзаттың қатты күйіне ғана қатысты. Нәтижесінде, в сұйықтықнемесе балқытылғанзаттар аморфты күйде болуы мүмкін кез келген таңдаулы қосылым түрімен(ковалентті, металдық және иондық) және, демек, молекулалық және молекулалық емес құрылыммен. Дегенмен қатты аморфты күйде, дәлірек айтқанда, шыны тәрізді күйбірінші кезекте басым сипатталатын HMC негізіндегі заттар болады коваленттік байланыс түрімакромолекулалар тізбегіндегі элементтер. Бұл заттың қатты аморфты күйі оның сұйық күйінің қатты салқындауы нәтижесінде алынатындығымен түсіндіріледі, бұл кристалдану процестерін болдырмайды және элементтердің қысқа диапазондағы тәртібімен құрылымның «мұздауына» әкеледі. Стерикалық өлшем факторының әсерінен полимерлік материалдардың құрылымында макромолекулалардың болуы (әйткенде, молекулалардан гөрі катиондардан кристалды жасау оңай) кристалдану процесінің қосымша күрделенуіне әкелетінін ескеріңіз. Сондықтан органикалық (полиметилметакрилат және т.б.) және бейорганикалық (кремний, фосфор, бор және т.б. оксидтері) полимерлер қатты материалдарда шыны түзуге немесе аморфты күйді жүзеге асыруға қабілетті. Рас, бүгінде өте жоғары салқындату жылдамдығымен (>10 6 °C/с) металл балқымалары аморфты күйге ауысады. аморфты металдарнемесе металл шыныжаңа құнды қасиеттер жиынтығымен.

кристалдық күй. Кристалды денеде ол ретінде байқалады жақын, Сонымен ұзақ мерзімді тапсырысқұрылымдық элементтердің орналасуы (атомдық ядролар немесе жеке молекулалар түріндегі бөлшектер), яғни. құрылым элементтері кеңістікте бір-бірінен белгілі бір қашықтықта геометриялық дұрыс ретпен, қалыптасады кристалдар -дұрыс көп қырлылардың табиғи пішіні бар қатты денелер. Бұл пішін пішіндегі үш өлшемді периодты кеңістікті қабаттасуды құрайтын кристалдағы элементтердің реттелген орналасуының салдары болып табылады. кристалдық тор.Кристалдық күйдегі зат оның түйіндеріндегі атом ядроларының немесе молекулалардың орналасу ретінің үш өлшемінде мерзімді қайталануымен сипатталады. Кристалл - қатты заттардың тепе-теңдік күйі. Берілген термодинамикалық жағдайларда (температура, қысым) кристалдық күйде болатын әрбір химиялық зат белгілі бір кристалдық коваленттік немесе молекулалық, металдық және иондық құрылымға сәйкес келеді. Кристалдарда атом ядроларының (металлдағы катиондар немесе иондық кристалдардағы катиондар мен аниондар) немесе молекулалардың сол немесе басқа құрылымдық симметриясы, сыртқы пішінінің сәйкес макроскопиялық симметриясы, сонымен қатар қасиеттердің анизотропиясы болады. Анизотропия -бұл монокристалдың оның кристалдық торының әртүрлі бағыттарында қасиеттерінің (механикалық, физикалық, химиялық) бір-біріне ұқсамауы. Изотропия -Бұл заттың әртүрлі бағыттағы қасиеттерінің бірдейлігі. Әрине, зат қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары олардың құрылымының өзгеру немесе өзгермеу ерекшеліктерімен анықталады. Нағыз кристалды материалдар (металлдарды қоса алғанда) болып табылады квазиизотропты құрылымдар,анау. олар мезоқұрылымдық деңгейде изотропты (4.1 кестені қараңыз) және олардың қасиеттері барлық бағытта бірдей. Бұл табиғи немесе жасанды кристалды материалдардың көпшілігі болғандықтан поликристалдымонокристалдар емес, заттар

(гауһар сияқты). Олар деп аталатын үлкен саннан тұрады дәндернемесе кристаллиттер,Кристаллографиялық жазықтықтары бір-біріне қатысты белгілі бір бұрыш арқылы бұрылатын а. Бұл жағдайда материалдың мезоқұрылымының кез келген бағытында кристаллографиялық жазықтықтардың әртүрлі бағдарлары бар дәндердің шамамен бірдей саны болады, бұл оның қасиеттерінің бағыттан тәуелсіздігіне әкеледі. Әрбір дән жеке элементтерден – блоктардан тұрады, олар бір-біріне қатысты бірнеше минуттық бұрыштарда бұрылады, бұл да тұтас дәннің өзінің қасиеттерінің изотропиясын қамтамасыз етеді.

Бір заттың кристалдық күйлері құрылымы мен қасиеттері бойынша әр түрлі болуы мүмкін, содан кейін олар бұл заттың әртүрлі модификацияда бар екенін айтады. Берілген затта бірнеше кристалдық модификациялардың болуы деп аталады полиморфизм,және бір модификациядан екіншісіне көшу - полиморфты түрлендіру.Полиморфизмнен айырмашылығы, аллотропия- бұл фазалық күйге қарамастан әртүрлі «қарапайым» (дәлірек айтқанда, гомонуклеарлы) заттар түріндегі элементтің болуы. Мысалы, оттегі 0 2 және озон O e газ тәрізді, сұйық және кристалдық күйде болатын оттегінің аллотропты түрлері болып табылады. Сонымен бірге алмаз және графит – көміртектің аллотропты формалары – бір мезгілде оның кристалдық модификациялары болып табылады, бұл жағдайда оның кристалдық формалары үшін «аллотропия» және «полиморфизм» ұғымдары сәйкес келеді.

Көбінесе құбылыс бар изоморфизм,онда табиғаты әртүрлі екі зат бір құрылымды кристалдар түзеді. Мұндай заттар аралас кристалдар түзе отырып, кристалдық торда бірін-бірі алмастыра алады. Алғаш рет изоморфизм құбылысын неміс минералогы Э.Мицерлих 1819 жылы KH 2 P0 4, KH 2 As0 4 және NH 4 H 2 P0 4 мысалдары арқылы көрсетті. Аралас кристалдар қатты заттардың тамаша біртекті қоспалары – бұлар алмастырушы қатты ерітінділер.Сондықтан изоморфизмді алмастырушы қатты ерітінділер түзу қабілеті деп айта аламыз.

Дәстүрлі түрде кристалдық құрылымдар дәстүрлі түрде гомодесмиялық (үйлестіру) және гетеродесмиктік болып бөлінеді. гомодемиялыққұрылымында, мысалы, алмаз, сілтілік металл галогенидтері бар. Алайда, көбінесе кристалды заттар бар гетеродемиялыққұрылым; оның тән ерекшелігі - құрылымдық фрагменттердің болуы, олардың ішінде атом ядролары ең күшті (әдетте коваленттік) байланыстармен байланысты. Бұл фрагменттер элементтердің, тізбектердің, қабаттардың, фреймдердің соңғы топтары болуы мүмкін. Осыған сәйкес аралдық, тізбекті, қабатты және рамалық құрылымдар ажыратылады. Барлық дерлік органикалық қосылыстар мен бейорганикалық заттар галогендер, 0 2, N 2, CO 2, N 2 0 4, т.б. аралдық құрылымдарға ие.Молекулалар аралдардың рөлін атқарады, сондықтан мұндай кристалдар молекулалық деп аталады. Көбінесе көп атомды иондар (мысалы, сульфаттар, нитраттар, карбонаттар) аралдардың рөлін атқарады. Мысалы, Se модификацияларының бірінің кристалдары (атомдық ядролар шексіз спиральдармен қосылған) немесе шексіз таспалардан тұратын PdCl 2 кристалдары тізбекті құрылымға ие; қабатты құрылым – графит, BN, MoS 2 және т.б.; жақтау құрылымы CaTYu 3 (коваленттік байланыстармен біріктірілген Ti және O атомдық өзектері ашық жақтауды құрайды, оның бос жерлерінде Са атомдық өзектері орналасқан). Бұл құрылымдардың кейбірі бейорганикалық (көміртексіз) полимерлер ретінде жіктеледі.

Атом ядролары арасындағы (гомодемиялық құрылымдарда) немесе құрылымдық фрагменттер арасындағы (гетеродемиялық құрылымдарда) байланыстың сипаты бойынша: ковалентті (мысалы, SiC, алмаз), иондық, металдық (металдар) бөлінеді. және интерметалдық қосылыстар) және молекулалық кристалдар. Құрылымдық фрагменттері молекулааралық әрекеттесу арқылы байланысқан соңғы топтың кристалдары өкілдерінің ең көп санына ие.

Үшін коваленттіалмаз, карборунд және т.б монокристалдар отқа төзімділігімен, жоғары қаттылығымен және тозуға төзімділігімен сипатталады, бұл олардың үш өлшемді кеңістіктік құрылымымен (полимер денелері) үйлесетін коваленттік байланыстың беріктігі мен бағытының салдары болып табылады.

Иондықкристалдар – микроқұрылым элементтерінің қарсы иондар түріндегі адгезиясы негізінен иондық химиялық байланыстар есебінен болатын түзілімдер. Иондық кристалдарға мысал ретінде сілтілі және сілтілі жер металдарының галогенидтерін келтіруге болады, олардың кристалдық тор учаскелерінде ауыспалы оң зарядты металл катиондары және теріс зарядталған галоген аниондары (Na + Cl -, Cs + Cl -, Ca + F^, 7.1-сурет).

Күріш. 7.1.

IN металл кристалдарыатом ядроларының металл катиондары түріндегі адгезиясы негізінен металдық бағытталмаған химиялық байланыстарға байланысты. Кристалдардың бұл түрі металдар мен олардың қорытпаларына тән. Кристалл торының түйіндерінде өзара OE (электрондық газ) арқылы байланысқан атомдық өзектер (катиондар) орналасады. Металлдық кристалдық денелердің құрылымы төменде толығырақ қарастырылады.

молекулалық кристалдарбір-бірімен ван-дер-Ваальс күштері немесе сутегі байланыстары арқылы байланысқан молекулалардан түзіледі. Молекулалардың ішінде күштірек коваленттік байланыс әрекет етеді (C - C және және C m-ден басым). Молекулярлық кристалдардың фазалық түрленулері (балқу, сублимация, полиморфтық ауысулар), әдетте, жеке молекулалардың бұзылуынсыз жүреді. Молекулярлық кристалдардың көпшілігі органикалық қосылыстардың кристалдары (мысалы, нафталин). Молекулалық кристалдар сонымен қатар Н 2, J 2 типті галогендер, N 2, 0 2, S g, H 2 0, CO 2, N 2 0 4 типті бинарлық қосылыстар, металлорганикалық қосылыстар және кейбір күрделі қосылыстар сияқты заттарды түзеді. Молекулалық кристалдарға белоктар (7.2-сурет) және нуклеин қышқылдары сияқты табиғи полимерлердің кристалдары да жатады.

Полимерлер, жоғарыда айтылғандай, әдетте, молекулалық кристалдарды құрайтын заттарға да жатады. Алайда, макромолекулалардың қаптамасы қатпарлы немесе фибриллярлық конформацияға ие болған жағдайда, бұл туралы айту дұрысырақ болар еді. ковалентті молекулалық кристалдар(7.3-сурет).

Күріш. 7.2.

Күріш. 7.3.

Бұл торлы кезеңдердің бірінің бойымен (мысалы, период біргемакромолекулалары қатпарлы конформацияда, ламелла түзетін полиэтилен жағдайында күшті химиялық (7.3-сурет), негізінен ковалентті, байланыстар әрекет етеді. Сонымен қатар, екі басқа тор периодтары (мысалы, периодтар бЖәне біргебірдей бүктелген полиэтилен кристалдарында), молекулааралық әрекеттесудің әлсіз күштері әрекет етеді.

Кристалдардың бұл топтарға бөлінуі негізінен ерікті, өйткені кристалдағы байланыстың табиғаты өзгерген сайын бір топтан екінші топқа біртіндеп ауысулар болады. Мысалы, металдар аралық қосылыстардан - металдардың бір-бірімен қосылыстары - химиялық байланыстың металл құрамдас бөлігінің төмендеуі және коваленттік және иондық компоненттердің сәйкесінше жоғарылауы холестериннің құрамында холестериннің пайда болуына әкелетін қосылыстар тобын ажыратуға болады. классикалық валенттіліктерге сәйкес. Мұндай қосылыстардың мысалы ретінде металдар мен бейметалдар (Mg 2 Si, Mg 2 Ge, Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg) арасында өтпелі болатын Периодтық жүйе топтарының IV және V негізгі топшасының элементтері бар магний қосылыстарын келтіруге болады. 3 ретінде 2, Mg 3 Sb 7 , Mg 3 Bi 7), олардың негізгі сипаттамалық белгілері әдетте мыналарды қамтиды:

олардың гетернуклеарлы кристалдық торы негізгі қосылыстардың гомонуклеарлы торларынан ерекшеленеді;
олардың байланысында әдетте компоненттердің қарапайым еселік қатынасы сақталады, бұл олардың құрамын қарапайым A sh B формуласымен өрнектеуге мүмкіндік береді;? , мұндағы А және В сәйкес элементтер; ТЖәне P -жай сандар;
гетеронуклеарлы қосылыстар бастапқы қосылыстардан айырмашылығы құрылымы мен қасиеттерінің жаңа сапасымен сипатталады.

кристалда құрылымдық элементтерКристалл түзетін (иондар, атом ядролары, молекулалар) әртүрлі бағытта жүйелі түрде орналасады (7-сурет). Ла).Әдетте кристалдар құрылымының кеңістіктік бейнесі сызба түрінде беріледі (7.45-сурет), құрылымдық элементтердің ауырлық орталықтарын, соның ішінде тор сипаттамаларын нүктелермен белгілейді.

Қашықтықта орналасқан координаталық жазықтықтарға параллель жазықтықтар a, b, cбір-бірінен кристалды көптеген тең және параллель бағытталған параллелепипедтерге бөліңіз. Олардың ең кішісі деп аталады қарапайым жасуша,олардың қосындысы кеңістікті құрайды кристалдық тор.Параллелепипедтің төбелері кеңістік торының түйіндері болып табылады, кристалдан тұратын элементтердің ауырлық орталықтары осы түйіндермен сәйкес келеді.

Кеңістіктік кристалдық торлар кристалдың құрылымын толығымен сипаттайды. Кристалл торының элементар ұяшығын сипаттау үшін алты шама қолданылады: координаталық осьтер бойынша ең жақын элементар бөлшектерге дейінгі қашықтыққа тең үш сегмент. a, b, c,және осы кесінділер арасындағы үш бұрыш a, (3, y.

Осы шамалардың арасындағы қатынас жасушаның пішінін анықтайды, соған байланысты барлық кристалдар жеті жүйеге бөлінеді (7.1-кесте).

Кристалл торының бірлік ұяшығының өлшемі сегменттер арқылы бағаланады a, b, s.Олар деп аталады тор периодтары.Тор периодтарын біле отырып, элементтің атом ядросының радиусын анықтауға болады. Бұл радиус тордағы бөлшектер арасындағы ең аз қашықтықтың жартысына тең.

Тордың күрделілік дәрежесі бойынша бағаланады құрылымдық элементтердің саны,бір элементар ұяшыққа. Қарапайым кеңістіктік торда (7.4-суретті қараңыз) бір ұяшықта әрқашан бір элемент болады. Әрбір ұяшықта сегіз төбе бар, бірақ

Күріш. 7.4. Кристаллдағы элементтердің орналасуы: А- элементтің атом ядросының көлемін орналастырумен сурет; б -элементар ұяшықтың кеңістіктік бейнесі және оның параметрлері

7.1-кесте

Кристалды жүйелердің сипаттамасы

жоғарғы жағындағы әрбір элемент өз кезегінде сегіз ұяшықты білдіреді. Осылайша, түйіннен әрбір ұяшықтың үлесіне дейін V 8 көлем болады, ал ұяшықта сегіз түйін бар, демек, әрбір ұяшықта бір құрылымдық элемент бар.

Күрделі кеңістіктік торларда әрқашан бір ұяшықта бірден көп құрылымдық элементтер болады, олар ең маңызды таза металл қосылыстарында жиі кездеседі (7.5-сурет).

bcc торында келесі металдар кристалданады: Fe a, W, V, Cr, Li, Na, K, т.б. Fe y, Ni, Co a, Cu, Pb, Pt, Au, Ag, т.б. fcc торында кристалданады. тор.hcp торында кристалданады Mg, Ti a, Co p, Cd, Zn, т.б.

Жүйе, кезең және құрылымдық элементтер саны,бір ұяшыққа соңғысының кристалдағы орнын толық көрсетуге мүмкіндік береді. Кейбір жағдайларда оның геометриясына және элементтің орау тығыздығын көрсететін кристалдық тордың қосымша сипаттамалары қолданылады.

Күріш. 7.5. Кристалл торларының күрделі элементар жасушаларының түрлері: A - BCC; 6 - HCC; В- кристалдағы тара бөлшектерінің hcp. Бұл сипаттамалар CF және жинақылық факторы болып табылады.

Ең жақын тең қашықтықтағы элементар бөлшектердің санын анықтайды үйлестіру нөмірі.Мысалы, қарапайым текше тор үшін CF 6 (Кб) болады; әрбір атом ядросы үшін денеге центрленген текшенің (bcc) торында мұндай көршілердің саны сегізге (K8) тең болады; бет центрленген текше тор (fcc) үшін CF саны 12 (K 12) болады.

Бір элементар ұяшыққа шаққандағы барлық элементар бөлшектердің көлемінің элементар жасушаның бүкіл көлеміне қатынасы мынаны анықтайды: жинақылық факторы.Қарапайым текше тор үшін бұл коэффициент 0,52, bcc үшін - 0,68 және fcc - 0,74.

Сироткин Р.О. Морфологияның ерітіндінің кристалданған полиэтилендердің шығымдылығына әсері: кандидаттық диссертация, Солтүстік Лондон университеті. - Лондон, 2001 ж.