Што значи „аморфна состојба“? Училишна енциклопедија Цврста аморфна состојба

аморфна состојба

кондензирана состојба на материјата, која се карактеризира со изотропија на физичките својства поради нарушениот распоред на атомите и молекулите. За разлика од кристалната состојба, преминот од цврст аморфен во течен се случува постепено. Различни материи се во аморфна состојба: стакло, смоли, пластика итн.

Аморфна состојба

(од грчки a ≈ негативна честичка и morphē ≈ форма), цврста состојба на супстанција која има две карактеристики: нејзините својства (механички, термички, електрични, итн.) во природни услови не зависат од насоката во супстанцијата ( изотропија); како што се зголемува температурата, супстанцијата, омекнувајќи, постепено преминува во течна состојба, односно во A. s. нема специфична точка на топење.

Овие карактеристики се должат на отсуството во А. на. редослед на долг дострел ≈ строга повторливост карактеристика на кристалите во сите правци на истиот структурен елемент (атом, група атоми, молекула итн.) во текот на стотици и илјадници периоди. Во исто време, супстанцијата во А.с. постои редослед ≈ со краток дострел ≈ конзистентност во распоредот на соседните честички, т.е. редослед забележан на растојанија споредливи со големините на молекулите ( оризот.). Оваа конзистентност се намалува со растојанието и исчезнува по 0,5≈1 nm (видете редослед со долг дострел и редослед со краток дострел).

Редоследот со краток дострел е карактеристичен и за течностите, но во течноста постои интензивна размена на места помеѓу соседните честички, што станува потешко како што се зголемува вискозноста, затоа, од една страна, цврсто тело во атомски систем. Генерално се смета дека е супер ладена течност со многу висок коефициент на вискозност. Од друга страна, самиот концепт на „А. Со." вклучуваат течност.

Изотропијата на својствата е карактеристична и за поликристалната состојба (види Поликристали), но втората се карактеризира со строго дефинирана точка на топење, што овозможува да се разликува од кристалните кристали. Разликата во структурата на А.с. од кристално лесно се открива со користење на шеми на дифракција на рентген. Монохроматските рендгенски зраци, расфрлани со кристали, формираат шема на дифракција во форма на различни линии или дамки (види Дифракција на Х-зраци). За А.с. Ова не е типично.

Стабилната цврста состојба на супстанцијата при ниски температури е кристалната состојба. Меѓутоа, во зависност од својствата на молекулите, кристализацијата може да бара повеќе или помалку време - молекулите мора да имаат време да се наредат во кристален редослед кога супстанцијата се лади. Понекогаш ова време е многу долго, така што кристалната состојба практично не се реализира. Во други случаи, А.с. добиени со забрзување на процесот на ладење. На пример, со топење на кристален кварц и потоа брзо ладење на топењето, се добива аморфно кварцно стакло. Многу силикати се однесуваат на ист начин, кои, кога се ладат, даваат обично стакло. Затоа А.с. често се нарекува стаклена состојба. Сепак, почесто отколку не, дури и најбрзото ладење не е доволно брзо за да се спречи формирањето на кристалите. Како резултат на тоа, повеќето од супстанциите се добиваат во A. s. невозможно. Во природата, А.с. поретко од кристално. Вие. се среќаваат: опал, обсидијан, килибар, природни смоли, битумен.

Вие. може да има не само супстанции кои се состојат од поединечни атоми и обични молекули, како што се чаши и течности (нискомолекуларни соединенија), туку и супстанции што се состојат од макромолекули со долг ланец ≈ високомолекуларни соединенија или полимери.

Структурата на аморфните полимери се карактеризира со редослед со краток опсег во распоредот на единиците или сегментите на макромолекули, кој брзо исчезнува додека се оддалечуваат едни од други. Се чини дека полимерните молекули формираат „роеви“, чиј животен век е многу долг поради огромниот вискозитет на полимерите и големата големина на молекулите. Затоа, во некои случаи таквите роеви остануваат практично непроменети.

Аморфните полимери, во зависност од температурата, можат да бидат во три состојби кои се разликуваат по природата на термичкото движење: стаклени, високо еластични и течни (вискозно-течност). При ниски температури, сегментите од молекулите немаат подвижност и полимерот се однесува како обично цврсто тело во алумина. При доволно високи температури, енергијата на термичкото движење станува доволна за да предизвика движење на сегменти од молекулата, но сè уште не е доволна за да ја постави молекулата како целина во движење. Се јавува високо еластична состојба, која се карактеризира со способноста на полимерот лесно да се протега и компресира. Преминот од високоеластична состојба во стаклена состојба се нарекува стаклена транзиција. Во вискозно-течна состојба, не само сегментите, туку и целата макромолекула можат да се движат. Полимерите стекнуваат способност да течат, но, за разлика од обичните течности, нивниот проток е секогаш придружен со развој на високоеластична деформација.

Лит.: Китајгородски А.И., Ред и неред во светот на атомите, М., 1966; Кобеко П.П., Аморфни супстанции, М.≈Л., 1952; Kitaygorodsky A.I., структурна анализа на рендгенски зраци на фино-кристални и аморфни тела, M.≈L., 1952. Видете исто така осветлено. на чл. Полимери.

Цврстите материи се поделени на аморфни и кристални, во зависност од нивната молекуларна структура и физички својства.

За разлика од кристалите, молекулите и атомите на аморфните цврсти материи не формираат решетка, а растојанието меѓу нив флуктуира во одреден опсег на можни растојанија. Со други зборови, во кристалите, атомите или молекулите меѓусебно се распоредени на таков начин што формираната структура може да се повтори низ целиот волумен на телото, што се нарекува ред со долг дострел. Во случај на аморфни тела, структурата на молекулите е зачувана само во однос на секоја таква молекула, се забележува шема во распределбата на само соседните молекули - редослед со краток опсег. Подолу е претставен илустративен пример.

Аморфните тела вклучуваат стакло и други материи во стаклена состојба, колофон, смоли, килибар, восок за заптивање, битумен, восок, како и органски материи: гума, кожа, целулоза, полиетилен итн.

Својства на аморфни тела

Структурните карактеристики на аморфните цврсти материи им даваат индивидуални својства:

Слабата флуидност е една од најпознатите својства на таквите тела. Пример би биле капките од стакло што седат во рамката на прозорецот долго време.
Аморфните цврсти материи немаат специфична точка на топење, бидејќи преминот во течна состојба за време на загревањето се случува постепено, преку омекнување на телото. Поради оваа причина, на таквите тела се применува таканаречениот температурен опсег на омекнување.

Поради нивната структура, таквите тела се изотропни, односно нивните физички својства не зависат од изборот на насоката.
Супстанцијата во аморфна состојба има поголема внатрешна енергија отколку во кристална состојба. Поради оваа причина, аморфните тела се способни самостојно да се трансформираат во кристална состојба. Овој феномен може да се забележи како резултат на заматување на стаклото со текот на времето.

Стаклена состојба

Во природата, постојат течности кои практично е невозможно да се претворат во кристална состојба со ладење, бидејќи сложеноста на молекулите на овие супстанции не им дозволува да формираат редовна кристална решетка. Таквите течности вклучуваат молекули на некои органски полимери.

Меѓутоа, со помош на длабоко и брзо ладење, речиси секоја супстанција може да се трансформира во стаклена состојба. Ова е аморфна состојба која нема јасна кристална решетка, но може делумно да се кристализира на скалата на мали кластери. Оваа состојба на материјата е метастабилна, односно опстојува под одредени потребни термодинамички услови.

Користејќи технологија за ладење со одредена брзина, супстанцијата нема да има време да се кристализира и ќе се претвори во стакло. Тоа е, колку е поголема стапката на ладење на материјалот, толку е помала веројатноста да се кристализира. На пример, за производство на метални очила, ќе биде потребна стапка на ладење од 100.000 - 1.000.000 Келвини во секунда.

Во природата, супстанцијата постои во стаклена состојба и произлегува од течна вулканска магма, која, во интеракција со ладна вода или воздух, брзо се лади. Во овој случај, супстанцијата се нарекува вулканско стакло. Можете исто така да го набљудувате стаклото формирано како резултат на топење на метеорит што паѓа во интеракција со атмосферата - метеоритско стакло или молдавит.

Аморфна состојба (од грчки a - негативна честичка и morphē - форма)

цврста состојба на супстанција која има две карактеристики: нејзините својства (механички, термички, електрични итн.) во природни услови не зависат од насоката во супстанцијата (изотропија); како што се зголемува температурата, супстанцијата, омекнувајќи, постепено преминува во течна состојба, односно во A. s. нема специфична точка на топење.

Овие карактеристики се должат на отсуството во А. на. редослед на долг дострел - карактеристика на кристалите (Види Кристали) строга повторливост во сите правци на истиот структурен елемент (атом, група атоми, молекула итн.) во текот на стотици и илјадници периоди. Во исто време, супстанцијата во А.с. постои редослед со краток дострел - конзистентност во распоредот на соседните честички, т.е. редослед забележан на растојанија споредливи со големини на молекулите ( оризот. ). Со растојание оваа конзистентност се намалува и по 0,5-1 nmисчезнува (видете Нарачка со долг дострел (Видете редослед со долг дострел и редослед со краток дострел) ИНарачка со краток дострел).

Редоследот на краток домет е карактеристичен и за течностите (Види Течност) , но во течност има интензивна размена на места помеѓу соседните честички, што станува потешко како што се зголемува вискозноста (Види Вискозност) , затоа, од една страна, цврсто тело во а.с. Генерално се смета дека е супер ладена течност со многу висок коефициент на вискозност. Од друга страна, самиот концепт на „А. Со." вклучуваат течност.

Изотропијата на својствата е исто така карактеристична за поликристалната состојба (види Поликристали) , но вториот се карактеризира со строго дефинирана точка на топење, што овозможува да се разликува од A. s. Разликата во структурата на А.с. од кристално лесно се открива со користење на шеми на дифракција на рентген (Види дифракција на рендген). Монохроматските рендгенски зраци, расфрлани со кристали, формираат шема на дифракција во форма на различни линии или дамки (види Дифракција на Х-зраци). За А.с. Ова не е типично.

Стабилната цврста состојба на супстанцијата при ниски температури е кристалната состојба. Меѓутоа, во зависност од својствата на молекулите, Кристализацијата може да бара повеќе или помалку време - молекулите мора да имаат време да се наредат во кристален редослед кога супстанцијата се лади. Понекогаш ова време е многу долго, така што кристалната состојба практично не се реализира. Во други случаи, А.с. добиени со забрзување на процесот на ладење. На пример, со топење на кристален кварц и потоа брзо ладење на топењето, се добива аморфно кварцно стакло. Многу силикати се однесуваат на ист начин, кои, кога се ладат, даваат обично стакло. Затоа А.с. често се нарекува стаклена состојба (Види стаклена состојба). Сепак, почесто отколку не, дури и најбрзото ладење не е доволно брзо за да се спречи формирањето на кристалите. Како резултат на тоа, повеќето од супстанциите се добиваат во A. s. невозможно. Во природата, А.с. поретко од кристално. Вие. се: опал, обсидијан, килибар, природни смоли, битумени.

Вие. може да има не само супстанции што се состојат од поединечни атоми и обични молекули, како што се чаши и течности (соединенија со ниска молекулација), туку и супстанции што се состојат од макромолекули со долг ланец (Види Макромолекула) - соединенија со висока молекуларна тежина или полимери.

Осветлено:Китајгородски А.И., Ред и неред во светот на атомите, М., 1966; Кобеко П.П., Аморфни супстанции, М.-Л., 1952; Kitaygorodsky A.I., Структурна анализа на рендгенски зраци на фино-кристални и аморфни тела, M.-L., 1952. Видете исто така осветлено. на чл. Полимери.

Структура на кварц SiO 2: а - кристален; б - аморфен; црните кругови се Si атоми, белите кругови се О атоми.

Голема советска енциклопедија. - М.: Советска енциклопедија. 1969-1978 .

Погледнете што е „Аморфна состојба“ во другите речници:

- (од грчкиот аморфос безобличен), цврста состојба во вода, која се карактеризира со изотропија на светлината и отсуство на точка на топење. Како што се зголемува температурата, аморфната вода омекнува и постепено се претвора во течна состојба. Овие карактеристики се должат на... ... Физичка енциклопедија

Аморфна состојба- - цврста состојба на супстанција која има две карактеристики: нејзините својства (механички, термички, електрични итн.) во природни услови не зависат од насоката во супстанцијата (изотропија); како што се зголемува температурата, супстанцијата ... Енциклопедија на поими, дефиниции и објаснувања за градежни материјали

АМОРФНА СОСТОЈБА, состојба на цврста материја која се карактеризира со изотропија на физичките својства поради нарушениот распоред на атомите и молекулите. За разлика од кристалната состојба (види Кристали), преминот од аморфната состојба ... Модерна енциклопедија

Кондензирана состојба на материјата која се карактеризира со изотропија на физичките својства поради нарушениот распоред на атомите и молекулите. За разлика од кристалната состојба, преминот од цврст аморфен во течен се случува... ... Голем енциклопедиски речник

Цврста состојба на материјата која се карактеризира со изотропија на физичките својства поради нарушениот распоред на атомите и молекулите. За разлика од кристалната состојба, преминот од цврста аморфна состојба во течна се случува... ... енциклопедиски речник

аморфна состојба- состојба на цврсто тело, која се карактеризира со отсуство на редослед на долг дострел во распоредот на атомите или молекулите. Аморфната состојба може да се смета како суперизладена течност во која редоследот на краток опсег е „замрзнат“ во... ... Енциклопедиски речник на металургијата

аморфна состојба- amorfinė būsena statusas T sritis chemija apibrėžtis Kondensuota, neturinti trimatės sandaros periodiškumo, medžiagos būsena. atitikmenys: ингли. аморфна состојба рус. аморфна состојба... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

аморфна состојба- amorfinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: ингли. аморфна состојба вок. аморфер Зустанд, м рус. аморфна состојба, n pranc. état аморф, m … Физички терминал

АМОРФНА ДРЖАВА- е состојба на цврста материја која нема строга периодичност својствена за кристалите (редослед со долг дострел). Поради помал редослед, аморфните материи во истиот R T имаат поголем волумен и поголема внатрешна енергија од кристалите. ... Палеомагнетологија, петромагнетологија и геологија. Речник-референтна книга.

телевизија некристален состојба во ва, се карактеризира со изотропија физичка. својства и отсуство на точка на топење. Како што се зголемува температурата, аморфната вода омекнува и постепено се претвора во течна состојба. Овие карактеристики се должат на отсуството во А. со ... Природна наука. енциклопедиски речник

АМОРФНА ДРЖАВА(од грчкиот аморфос - безобличен) - цврст некристален. состојба на материјата која се карактеризира со изотропија на својствата и отсуство на точка. Како што се зголемува температурата, аморфната супстанција омекнува и постепено се претвора во течна состојба. Овие карактеристики се должат на отсуството во А. на., за разлика од кристалните. држава, т.н редослед со долг дострел - строга периодична. повторливост во просторот на ист структурен елемент (атом, група атоми, молекула итн.). Во исто време, супстанцијата во А.с. постои конзистентност во распоредот на соседните честички - т.н. редослед на краток дострел забележан во рамките на 1-та координата. сфери (види Координативен број) и постепено се губи за време на транзицијата кон 2-та и 3-та сфера, т.е., забележана на растојанија споредливи со големини на честички. Така, конзистентноста се намалува со растојанието и исчезнува по 0,5-1 nm (види. Нарачка со долг и краток дострел).

Редоследот со краток дострел е карактеристичен и за течностите, но во течноста постои интензивна размена на места помеѓу соседните честички, што станува потешко како што се зголемува вискозноста. Затоа, цврстото тело во аморфна состојба обично се смета за супер ладена течност со многу висок коефициент на вискозност. Понекогаш самиот концепт на „А.С. вклучуваат течност.

Термодинамички стабилната цврста состојба на материјата при ниски температури е кристална. држава. Меѓутоа, во зависност од својствата на честичките кристализацијаможе да бара повеќе или помалку време - молекулите мора да имаат време да се „поредат“ кога супстанцијата се лади. Понекогаш ова време е толку долго што кристално државата практично не се реализира. Обично А.с. формирана при брзо ладење на топењето. На пример, топење кристален кварц и потоа брзо ладење на топењето, се добива аморфно кварцно стакло (види Сл. Стаклена состојбаСепак, понекогаш дури и најбрзото ладење не е доволно брзо за да се спречи формирањето на кристалите. Во природата, А.с. (опал, обсидијан, килибар, смоли) се поретки од кристалните. Вие. може да има одредени метали и легури, вклучително и метални. стакло (види Аморфни метали), како и (види Аморфни и стаклени полупроводници) и полимери. Структурата на аморфните полимери се карактеризира со редослед со краток опсег во распоредот на единиците или сегментите на макромолекули, кој брзо исчезнува додека се оддалечуваат едни од други. Се чини дека полимерните молекули формираат „роеви“, чиј животен век е многу долг поради огромниот вискозитет на полимерите и големата големина на молекулите.

Природна разлика во структурата на повеќето цврсти материјали (со исклучок на еднокристалите), во споредба со течните и особено гасните (ниска молекуларна тежина) супстанции, е нивната посложена организација на повеќе нивоа (види Табела 4.1 и Сл. 4.3). . Ова се должи на намалувањето на ковалентноста и зголемувањето на металноста и јоноста на хомо- и хетеронуклеарните врски на елементите на нивната микроструктура (види Сл. 6.2 и 6.6 и табели 6.1-6.7), што доведува до зголемување на бројот на елементите во структурата на супстанцијата и материјалот и соодветната промена на нејзината состојба на агрегација. При проучувањето на структурната хиерархија на цврстите материјали, неопходно е да се разберат единството и разликите во нивоата на структурална организација на цврстите метални и неметални материјали, земајќи го предвид степенот на подредување во обемот на материјалот на елементите што формирајте ги. Од особена важност е разликата во структурата на цврстите кристални и аморфни тела, која се состои во способноста на кристалните материјали, за разлика од аморфните тела, да формираат голем број посложени структури од основното електронско-нуклеарно хемиско ниво на структури.

Аморфна состојба. Специфичноста на аморфната (во превод од грчки - безоблична) состојба лежи во присуството на супстанцијата во кондензирана (течна или цврста) состојбасо отсуство во неговата структура на тридимензионална периодичност во распоредот на елементите (атомски скелети или молекули) што ја сочинуваат оваа супстанца. Како резултат на тоа, карактеристиките на аморфната состојба се должат на отсуството нарачка со долг дострел -строга повторливост во сите правци на ист структурен елемент (јадро или атомски скелет, група атомски скелети, молекули итн.) во текот на стотици и илјадници периоди. Во исто време, супстанција во аморфна состојба има затворете ред- конзистентност во распоредот на соседните структурни елементи, т.е. редослед забележан на растојанија споредливи со големината на молекулите. Оваа конзистентност се намалува со растојанието и исчезнува по 0,5-1 nm. Аморфните материи се разликуваат од кристалните материи по изотропија, т.е. како течност, тие ги имаат истите вредности на даденото својство кога се мерат во која било насока во рамките на супстанцијата. Преминот на аморфна супстанција од цврста во течна состојба не е придружена со нагло менување на својствата - ова е втората важна карактеристика што ја разликува аморфната состојба на цврста од кристална. За разлика од кристална супстанција, која има одредена точка на топење, при која нагло се менуваат својствата, аморфната супстанција се карактеризира со интервал на омекнување и континуирана промена на својствата.

Аморфните супстанции се помалку стабилни од кристалните. Секоја аморфна супстанција, во принцип, мора да се кристализира со текот на времето, а овој процес мора да биде егзотермичен. Често, аморфните и кристалните форми се различни состојби на иста хемиска супстанција или материјал. Така, познати се аморфни форми на голем број хомонуклеарни материи (сулфур, селен и др.), оксиди (B 2 Oe, Si0 2, Ge0 2 итн.).

Сепак, многу аморфни материјали, особено повеќето органски полимери, не можат да се кристализираат. Во пракса, кристализацијата на аморфните, особено високомолекуларните, супстанции се забележува многу ретко, бидејќи структурните промени се инхибирани поради високата вискозност на овие супстанции. Затоа, ако не прибегнувате кон специјални методи, на пример, продолжено изложување на висока температура, преминот кон кристалната состојба се случува со исклучително мала брзина. Во такви случаи, можеме да претпоставиме дека супстанцијата во аморфна состојба е речиси целосно стабилна.

За разлика од аморфната состојба својствена за супстанциите кои се наоѓаат и во течна или стопена форма и во цврста кондензирана форма, стаклена состојбасе однесува само на цврстата состојба на материјата. Како резултат на тоа, во течностили стопенасупстанциите можат да бидат во аморфна состојба со кој било претпочитан тип на врска(ковалентна, метална и јонска) и затоа со молекуларна и немолекуларна структура. Сепак во цврста аморфна, или поточно, - стаклена состојбапрвенствено ќе содржи супстанции врз основа на поморските сили, кои се карактеризираат претежно тип на ковалентна врскаелементи во синџирите на макромолекули. Ова се должи на фактот што цврстата аморфна состојба на супстанцијата се добива како резултат на суперладење на нејзината течна состојба, што ги попречува процесите на кристализација и доведува до „замрзнување“ на структура со низа низа на распоредот на елементи. Забележете дека присуството на макромолекули во структурата на полимерните материјали, поради влијанието на факторот на стерична големина (на крајот на краиштата, полесно е да се создаде кристал од катјони отколку од молекули), доведува до дополнителна компликација на процесот на кристализација . Затоа, органските (полиметил метакрилат, итн.) и неорганските (оксиди на силициум, фосфор, бор итн.) полимери се способни да формираат очила или да остваруваат аморфна состојба во цврсти материјали. Точно, денес металните топи со ултра високи стапки на ладење (>10 6 °C/s) се претвораат во аморфна состојба, добивајќи аморфни металиили метални очиласо комплекс од нови вредни својства.

Кристална состојба. Во кристално тело се забележува како во близина, така нарачка со долг дострелраспоред на структурни елементи (атомски скелети или честички во форма на поединечни молекули), т.е. елементите на структурата се поставени во просторот на одредено растојание едни од други во геометриски правилен редослед, формирајќи кристали -цврсти материи кои имаат природен облик на правилни полиедри. Оваа форма е последица на подредениот распоред на елементите во кристалот, формирајќи тродимензионален периодичен просторен распоред во форма кристална решетка.Супстанцијата во кристална состојба се карактеризира со периодична повторливост во три димензии на локацијата на атомските скелети или молекули во нејзините јазли. Кристалот е рамнотежна состојба на цврсти материи. Секоја хемиска супстанција, која е во кристална состојба под дадени термодинамички услови (температура, притисок), одговара на одредена кристална ковалентна или молекуларна, метална и јонска структура. Кристалите имаат една или друга структурна симетрија на атомски скелети (катјони во метал или катјони и анјони во јонски кристали) или молекули, соодветна макроскопска симетрија на надворешната форма, како и анизотропија на својствата. Анизотропија -ова е различноста на својствата (механички, физички, хемиски) на еден кристал во различни насоки на неговата кристална решетка. Изотропија -Ова е еднаквост на својствата на супстанцијата во нејзините различни насоки. Природно, овие обрасци на промени во својствата на супстанцијата се одредени од спецификите на промената или непромената на нивната структура. Вистински кристални материјали (вклучувајќи метали) се квази-изотропни структури,тие. тие се изотропни на мезоструктурно ниво (види Табела 4.1) и нивните својства се исти во сите правци. Тоа е затоа што повеќето природни или вештачки кристални материјали се поликристаленсупстанции, а не единечни кристали

(тип на дијамант). Тие се состојат од голем број на т.н зрнаили кристалити,чии кристалографски рамнини се ротираат една во однос на друга за одреден агол a. Покрај тоа, во која било насока на мезоструктурата на материјалот има приближно ист број зрна со различни ориентации на кристалографски рамнини, што доведува до независност на неговите својства од насоката. Секое зрно се состои од поединечни елементи - блокови, кои се ротираат еден во однос на друг под агли од редот на неколку минути, со што се обезбедува и изотропија на својствата на самото зрно како целина.

Кристалните состојби на иста супстанција може да се разликуваат по структура и својства, а потоа велат дека оваа супстанца постои во различни модификации. Постоењето на неколку кристални модификации на дадена супстанција се нарекува полиморфизам,и преминот од една модификација во друга - полиморфна трансформација.За разлика од полиморфизмот, алотропија- е постоење на елемент во форма на разни „едноставни“ (или, поточно, хомонуклеарни) супстанции, без оглед на нивната фазна состојба. На пример, кислородот 0 2 и озонот O e се алотропни форми на кислород кои постојат во гасовити, течни и кристални состојби. Во исто време, дијамантот и графитот - алотропни форми на јаглерод - се истовремено негови кристални модификации, во овој случај концептите на „алотропија“ и „полиморфизам“ се совпаѓаат за неговите кристални форми.

Феноменот исто така често се забележува изоморфизам,во кои две супстанции од различна природа формираат кристали со иста структура. Таквите супстанции можат да се заменат едни со други во кристалната решетка, формирајќи мешани кристали. Феноменот на изоморфизам првпат го демонстрирал германскиот минералог Е. Мичерлих во 1819 година користејќи го примерот на KH 2 P0 4, KH 2 As0 4 и NH 4 H 2 P0 4. Мешаните кристали се целосно хомогени мешавини на цврсти материи - тие се супституционални цврсти раствори.Според тоа, можеме да кажеме дека изоморфизмот е способност да се формираат супституционални цврсти решенија.

Традиционално, кристалните структури традиционално се поделени на хомодемични (координативни) и хетеродесмични. Хомо-десмиченНа пример, халидите на дијамантите и алкалните метали имаат структура. Сепак, многу почесто кристалните супстанции имаат хетеродемичниструктура; негова карактеристика е присуството на структурни фрагменти, во кои атомските скелети се поврзани со најсилните (обично ковалентни) врски. Овие фрагменти можат да бидат конечни групирања на елементи, синџири, слоеви, рамки. Соодветно на тоа, се разликуваат островски, синџири, слоевити и рамковни структури. Речиси сите органски соединенија и неоргански материи како што се халогените, 0 2, N 2, CO 2, N 2 0 4 итн. Улогата на островите ја играат молекулите, поради што таквите кристали се нарекуваат молекуларни. Често полиатомските јони (на пример, сулфати, нитрати, карбонати) делуваат како острови. На пример, кристалите на една од модификациите Se имаат верижна структура (атомските скелети се поврзани во бескрајни спирали) или кристали PdCl 2, кои содржат бескрајни ленти; слоевит структура - графит, BN, MoS 2, итн; структура на рамката - CaTYu 3 (атомските скелети на Ti и O, обединети со ковалентни врски, формираат ажурна рамка, во чии празнини се наоѓаат атомските скелети на Ca). Некои од овие структури се класифицирани како неоргански (без јаглерод) полимери.

Врз основа на природата на врската помеѓу атомски скелети (во случај на хомодемични структури) или помеѓу структурни фрагменти (во случај на хетеродемични структури), тие се разликуваат: ковалентни (на пример, SiC, дијамант), јонски, метални (метали и меѓуметални соединенија) и молекуларни кристали. Кристалите од последната група, во кои структурните фрагменти се поврзани со интермолекуларна интеракција, имаат најголем број претставници.

За ковалентенмонокристалите како дијамант, карборунд и др. се карактеризираат со огноотпорност, висока цврстина и отпорност на абење, што е последица на јачината и насоката на ковалентната врска во комбинација со нивната тродимензионална просторна структура (полимерни тела).

Јонскикристалите се формации во кои адхезијата на елементите на микроструктурата во форма на контрајони се должи првенствено на јонските хемиски врски. Пример за јонски кристали се халидите на алкалните и земноалкалните метали, во чии места на кристалната решетка има наизменични позитивно наелектризирани метални катјони и негативно наелектризирани халогени анјони (Na + Cl -, Cs + Cl -, Ca + F^, Сл. 7.1).

Ориз. 7.1.

ВО метални кристаликохезијата на атомските скелети во форма на метални катјони се должи претежно на металните ненасочни хемиски врски. Овој тип на кристали е карактеристичен за металите и нивните легури. На јазлите на кристалната решетка има атомски јадра (катјони) меѓусебно поврзани со електронски гас (електронски гас). Структурата на металните кристални тела ќе биде разгледана подетално подолу.

Молекуларни кристалиформирани од молекули поврзани едни со други со ван дер Валс сили или водородни врски. Внатре во молекулите има посилна ковалентна врска (C k преовладува над C и и C m). Фазните трансформации на молекуларните кристали (топење, сублимација, полиморфни транзиции) се случуваат, по правило, без уништување на поединечни молекули. Повеќето молекуларни кристали се кристали на органски соединенија (на пример, нафталин). Молекуларните кристали се формираат и од супстанции како што се H 2 , халогени како што се J 2 , N 2 , 0 2 , S g , бинарни соединенија како H 2 0 , C0 2 , N 2 0 4 , органометални соединенија и некои сложени соединенија. Молекуларните кристали вклучуваат и кристали на природни полимери како што се протеините (сл. 7.2) и нуклеинските киселини.

Полимерите, како што веќе беше споменато погоре, по правило, исто така се однесуваат на супстанции кои формираат молекуларни кристали. Меѓутоа, во случај кога пакувањето на макромолекули има превиткана или фибриларна конформација, би било поправилно да се зборува за ковалентни молекуларни кристали(Сл. 7.3).

Ориз. 7.2.

Ориз. 7.3.

Ова се должи на фактот дека по еден од периодите на решетката (на пример, периодот Сово случај на полиетилен, чии макромолекули се во превиткана конформација, формирајќи ламела), дејствуваат силни хемиски (сл. 7.3), главно ковалентни, врски. Во исто време, заедно со два други периоди на решетка (на пример, периоди бИ Сово истите превиткани полиетиленски кристали) дејствуваат послаби сили на интермолекуларна интеракција.

Поделбата на кристалите во овие групи е главно произволна, бидејќи има постепени транзиции од една група во друга, бидејќи природата на врската во кристалот се менува. На пример, меѓу меѓуметалните соединенија - соединенија на метали едни со други - може да се разликува група соединенија во кои намалувањето на металната компонента на хемиската врска и соодветното зголемување на ковалентните и јонските компоненти доведуваат до формирање на холестерол во согласност со класичните валентности. Примери за такви соединенија се соединенија на магнезиум со елементи од главната подгрупа IV и V на групи од Периодниот систем, кои се преодни помеѓу металите и неметалите (Mg 2 Si, Mg 2 Ge, Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 3 Како 2, Mg 3 Sb 7 , Mg 3 Bi 7), чии главни карактеристични карактеристики обично го вклучуваат следново:

нивната хетеронуклеарна кристална решетка се разликува од хомонуклеарните решетки на матичните соединенија;
во нивната комбинација, обично се зачувува едноставен повеќекратен однос на компонентите, што овозможува нивниот состав да се изрази со едноставната формула A w B;? , каде A и B се соодветните елементи; ТИ П -примарни броеви;
хетеронуклеарните соединенија се карактеризираат со нов квалитет на структура и својства за разлика од оригиналните соединенија.

Во кристал структурни елементи(јони, атомски скелети, молекули) кои формираат кристал се распоредени редовно во различни насоки (сл. 7 Ла).Типично, шематски е претставена просторна слика на структурата на кристалите (сл. 7.45), означувајќи ги со точки центрите на гравитација на структурните елементи, вклучувајќи ги и карактеристиките на решетката.

Рамнини паралелни со координирани рамнини лоцирани на растојание а, б, веден од друг, поделете го кристалот на многу еднакви и паралелно ориентирани паралелепипеди. Најмалиот од нив се нарекува единица ќелија,нивната комбинација формира просторна кристална решетка.Темињата на паралелепипедот се јазли на просторната решетка, центрите на гравитација на елементите од кои е изграден кристалот се совпаѓаат со овие јазли.

Просторните кристални решетки целосно ја опишуваат структурата на кристалот. За да се опише единечната ќелија на кристалната решетка, се користат шест количини: три сегменти еднакви на растојанијата до најблиските елементарни честички долж координатните оски а, б, в,и три агли помеѓу овие отсечки a, (3, y.

Односите помеѓу овие количини го одредуваат обликот на ќелијата, во зависност од тоа што сите кристали се поделени на седум системи (Табела 7.1).

Големината на единечната ќелија на кристалната решетка се проценува по сегменти а, б, в.Тие се нарекуваат периоди на решетка.Знаејќи ги периодите на решетката, можете да го одредите радиусот на атомското јадро на елементот. Овој радиус е еднаков на половина од најмалото растојание помеѓу честичките во решетката.

Степенот на сложеност на решетката се оценува според број на структурни елементи,по единица ќелија. Во едноставна просторна решетка (види Сл. 7.4) секогаш има еден елемент по ќелија. Секоја ќелија има осум темиња, но

Ориз. 7.4. Распоред на елементи во кристал: А- слика со поставување на волуменот на атомскиот скелет на елементот; б -просторна слика на единицата ќелија и нејзините параметри

Табела 7.1

Карактеристики на кристалните системи

секој елемент на темето припаѓа, пак, на осум ќелии. Така, од јазол, секоја клетка отпаѓа на волуменот Y 8, а во ќелијата има вкупно осум јазли и, според тоа, има еден структурен елемент по ќелија.

Во сложените просторни решетки, секогаш има повеќе од еден структурен елемент по ќелија, кои се најчести во најважните чисти метални соединенија (сл. 7.5).

Следниве метали се кристализираат во бцц решетка: Fea, W, V, Cr, Li, Na, K, итн. Fey, Ni, Coa, Cu, Pb, Pt, Au, Ag, итн , Ti a, Co p, Cd, Zn итн. кристализираат во решетката hcp.

Систем, период и број на структурни елементи,по единица ќелија, ни овозможи целосно да ја замислиме локацијата на второто во кристалот. Во голем број случаи, се користат дополнителни карактеристики на кристалната решетка, утврдени со нејзината геометрија и ја одразуваат густината на пакувањето на елементите.

Ориз. 7.5. Видови сложени единечни ќелии на кристални решетки: А - OCC; 6 - HCC; В- честички од HCP контејнер во кристалот. Такви карактеристики се CN и коефициентот на компактност.

Бројот на најблиските еквидалечни елементарни честички одредува координативен број.На пример, за едноставна кубна решетка CN ќе биде 6 (Kb); во решетката на коцка во центарот на телото (BCC), за секое атомско јадро бројот на такви соседи ќе биде еднаков на осум (K8); за лице-центрирана кубна решетка (FCC) бројот на CN е 12 (K 12).

Односот на волуменот на сите елементарни честички по единица ќелија до целиот волумен на елементарната ќелија одредува фактор на компактност.За едноставна кубна решетка овој коефициент е 0,52, за bcc - 0,68 и fcc - 0,74.

Сироткин Р.О. Ефектот на морфологијата врз приносното однесување на растворливи кристализирани полиетилени: докторска теза, Универзитет во Северен Лондон. - Лондон, 2001 година.