Ano ang ibig sabihin ng "amorphous state"? Ensiklopedya ng paaralan Solid amorphous state

amorphous na estado

isang condensed state of matter na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga pisikal na katangian dahil sa hindi maayos na pagkakaayos ng mga atomo at molekula. Hindi tulad ng mala-kristal na estado, ang paglipat mula sa isang solidong amorphous hanggang sa likido ay nangyayari nang unti-unti. Ang iba't ibang mga sangkap ay nasa amorphous na estado: baso, resin, plastik, atbp.

amorphous na estado

(mula sa Greek a ≈ negatibong particle at morphē ≈ form), isang solidong estado ng bagay na may dalawang katangian: ang mga katangian nito (mekanikal, thermal, elektrikal, atbp.) sa ilalim ng mga natural na kondisyon ay hindi nakasalalay sa direksyon ng sangkap (isotropy); habang tumataas ang temperatura, ang sangkap, lumalambot, ay unti-unting pumapasok sa estado ng likido, ibig sabihin, sa atom. walang tiyak na punto ng pagkatunaw.

Ang mga tampok na ito ay dahil sa kawalan sa A. s. long-range order ≈ mahigpit na repeatability na katangian ng mga kristal sa lahat ng direksyon ng parehong structural element (atom, grupo ng mga atoms, molekula, atbp.) sa daan-daan at libu-libong mga panahon. Kasabay nito, ang sangkap sa A. s. mayroong isang maikling hanay na pagkakasunud-sunod ≈ pagkakapare-pareho sa pag-aayos ng mga kalapit na mga particle, ibig sabihin, isang order na naobserbahan sa mga distansya na maihahambing sa mga sukat ng mga molekula ( kanin.). Ang pagkakapare-pareho na ito ay bumababa sa distansya at nawawala pagkatapos ng 0.5≈1 nm (tingnan ang Long-Range Order at Short-Range Order).

Ang short-range order ay katangian din ng mga likido, ngunit sa isang likido mayroong isang masinsinang pagpapalitan ng mga lugar sa pagitan ng mga kalapit na particle, na nagiging mas mahirap habang tumataas ang lagkit; samakatuwid, sa isang banda, isang solidong katawan sa A. s. Nakaugalian na isaalang-alang ito bilang isang supercooled na likido na may napakataas na koepisyent ng lagkit. Sa kabilang banda, ang mismong konsepto ng "A. Kasama." isama ang likido.

Ang isotropy ng mga katangian ay katangian din ng estado ng polycrystalline (tingnan ang Polycrystals), ngunit ang huli ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahigpit na tinukoy na punto ng pagkatunaw, na ginagawang posible na makilala ito mula sa A. s. Pagkakaiba ng istraktura At. mula sa mala-kristal ay madaling matukoy gamit ang X-ray. Ang mga monochromatic na x-ray, na nakakalat ng mga kristal, ay bumubuo ng pattern ng diffraction sa anyo ng mga natatanging linya o spot (tingnan ang X-ray diffraction). Para sa A.S. hindi ito pangkaraniwan.

Ang matatag na solidong estado ng bagay sa mababang temperatura ay ang mala-kristal na estado. Gayunpaman, depende sa mga katangian ng mga molekula, ang pagkikristal ay maaaring mangailangan ng higit pa o mas kaunting oras - ang mga molekula ay dapat magkaroon ng oras upang pumila sa isang mala-kristal na pagkakasunud-sunod kapag ang sangkap ay pinalamig. Minsan ang oras na ito ay napakatagal, upang ang mala-kristal na estado ay halos hindi natanto. Sa ibang mga kaso, A. s. nakuha sa pamamagitan ng pagpapabilis ng proseso ng paglamig. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagtunaw ng mala-kristal na kuwarts at pagkatapos ay mabilis na paglamig ng natunaw, nakukuha ang amorphous na quartz glass. Maraming mga silicate ang kumikilos sa parehong paraan, na, kapag pinalamig, nagbibigay ng ordinaryong baso. Samakatuwid, A. s. madalas na tinutukoy bilang ang malasalamin na estado. Mas madalas kaysa sa hindi, gayunpaman, kahit na ang pinakamabilis na paglamig ay hindi sapat na mabilis upang maiwasan ang pagbuo ng kristal. Bilang resulta nito, ang karamihan sa mga sangkap ay nakuha sa A. s. imposible. Sa kalikasan, A. s. mas karaniwan kaysa sa mala-kristal. Ikaw. ay: opal, obsidian, amber, natural resins, bitumen.

Ikaw. maaaring mayroong hindi lamang mga sangkap na binubuo ng mga indibidwal na atomo at ordinaryong mga molekula, tulad ng mga baso at likido (mga compound na mababa ang timbang ng molekular), kundi pati na rin ang mga sangkap na binubuo ng mga macromolecule na may mahabang kadena - mga compound na may mataas na bigat ng molekular, o mga polimer.

Ang istraktura ng amorphous polymers ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maikling-range na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga yunit o mga segment ng macromolecules, na mabilis na nawawala habang sila ay lumalayo sa isa't isa. Ang mga molekula ng polimer ay tila bumubuo ng "mga kulupon", ang haba ng buhay nito ay napakatagal dahil sa malaking lagkit ng mga polimer at malalaking sukat ng mga molekula. Samakatuwid, sa ilang mga kaso, ang gayong mga pulutong ay nananatiling halos hindi nagbabago.

Ang mga amorphous polymers, depende sa temperatura, ay maaaring nasa tatlong estado na naiiba sa likas na katangian ng thermal motion: malasalamin, lubos na nababanat, at likido (viscous-fluid). Sa mababang temperatura, ang mga segment ng mga molekula ay hindi kumikibo, at ang polimer ay kumikilos tulad ng isang ordinaryong solidong katawan sa isang A.S. Sa sapat na mataas na temperatura, ang enerhiya ng thermal motion ay nagiging sapat upang maging sanhi ng paggalaw ng mga segment ng molekula, ngunit hindi pa rin sapat upang itakda ang molekula sa kabuuan sa paggalaw. Ang isang mataas na nababanat na estado ay lumitaw, na nailalarawan sa pamamagitan ng kakayahan ng polimer na madaling mag-inat at pag-urong. Ang paglipat mula sa isang mataas na nababanat na estado patungo sa isang malasalamin na estado ay tinatawag na paglipat ng salamin. Sa isang viscous-fluid state, hindi lamang ang mga segment, ngunit ang buong macromolecule ay maaaring lumipat. Ang mga polimer ay nakakakuha ng kakayahang dumaloy, ngunit, hindi tulad ng isang ordinaryong likido, ang kanilang daloy ay palaging sinamahan ng pag-unlad ng mataas na nababanat na pagpapapangit.

Lit.: Kitaigorodsky A.I., Order and disorder in the world of atoms, M., 1966; Kobeko P. P., Amorphous substances, M.≈ L., 1952; Kitaygorodsky AI, X-ray diffraction analysis ng fine-crystalline at amorphous na katawan, M.≈ L., 1952. Tingnan din ang lit. sa Art. Mga polimer.

Ang mga solid ay nahahati sa amorphous at crystalline, depende sa kanilang molecular structure at physical properties.

Hindi tulad ng mga kristal, ang mga molekula at mga atomo ng mga amorphous na solid ay hindi bumubuo ng isang sala-sala, at ang distansya sa pagitan ng mga ito ay nag-iiba sa loob ng isang tiyak na hanay ng mga posibleng distansya. Sa madaling salita, sa mga kristal, ang mga atomo o molekula ay magkaparehong nakaayos sa paraang ang nabuong istraktura ay maaaring maulit sa buong dami ng katawan, na tinatawag na long-range order. Sa kaso ng mga amorphous na katawan, ang istraktura ng mga molekula ay napanatili lamang na may paggalang sa bawat isa sa gayong molekula, ang isang regularidad ay sinusunod sa pamamahagi ng mga kalapit na molekula lamang - maikling-range na pagkakasunud-sunod. Ang isang halimbawa ng paglalarawan ay ipinapakita sa ibaba.

Ang mga amorphous na katawan ay kinabibilangan ng salamin at iba pang mga sangkap sa isang malasalamin na estado, rosin, resin, amber, sealing wax, bitumen, wax, pati na rin ang mga organikong sangkap: goma, katad, selulusa, polyethylene, atbp.

Mga katangian ng amorphous na katawan

Ang kakaibang istraktura ng mga amorphous solid ay nagbibigay sa kanila ng mga indibidwal na katangian:

Ang mahinang ipinahayag na pagkalikido ay isa sa mga pinakakilalang katangian ng naturang mga katawan. Ang isang halimbawa ay ang mga glass streak na nakatayo sa isang window frame sa loob ng mahabang panahon.
Ang mga amorphous solid ay walang tiyak na punto ng pagkatunaw, dahil ang paglipat sa isang likidong estado sa panahon ng pag-init ay nangyayari nang unti-unti, sa pamamagitan ng paglambot sa katawan. Para sa kadahilanang ito, ang tinatawag na hanay ng temperatura ng paglambot ay inilalapat sa naturang mga katawan.

Sa pamamagitan ng kanilang istraktura, ang mga naturang katawan ay isotropic, iyon ay, ang kanilang mga pisikal na katangian ay hindi nakasalalay sa pagpili ng direksyon.
Ang isang sangkap sa amorphous na estado ay may higit na panloob na enerhiya kaysa sa kristal na estado. Para sa kadahilanang ito, ang mga amorphous na katawan ay nakapag-iisa na pumasa sa isang mala-kristal na estado. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring maobserbahan bilang isang resulta ng pag-ulap ng salamin sa paglipas ng panahon.

malasalamin estado

Sa likas na katangian, may mga likido na halos imposibleng ma-convert sa isang mala-kristal na estado sa pamamagitan ng paglamig, dahil ang pagiging kumplikado ng mga molekula ng mga sangkap na ito ay hindi nagpapahintulot sa kanila na bumuo ng isang regular na kristal na sala-sala. Ang mga molekula ng ilang mga organikong polimer ay nabibilang sa mga naturang likido.

Gayunpaman, sa tulong ng malalim at mabilis na paglamig, halos anumang sangkap ay maaaring mapunta sa isang malasalamin na estado. Ito ay isang amorphous na estado na walang malinaw na kristal na sala-sala, ngunit maaaring bahagyang mag-kristal, sa sukat ng maliliit na kumpol. Ang estado ng bagay na ito ay metastable, iyon ay, ito ay napanatili sa ilalim ng ilang kinakailangang thermodynamic na kondisyon.

Sa tulong ng teknolohiya ng paglamig sa isang tiyak na bilis, ang sangkap ay hindi magkakaroon ng oras upang mag-kristal, at mako-convert sa salamin. Iyon ay, mas mataas ang rate ng paglamig ng materyal, mas maliit ang posibilidad na ito ay mag-kristal. Kaya, halimbawa, para sa paggawa ng mga metal na baso, kinakailangan ang isang rate ng paglamig na 100,000 - 1,000,000 Kelvin bawat segundo.

Sa kalikasan, ang bagay ay umiiral sa isang malasalamin na estado at nagmumula sa likidong magma ng bulkan, na, na nakikipag-ugnayan sa malamig na tubig o hangin, ay mabilis na lumalamig. Sa kasong ito, ang sangkap ay tinatawag na volcanic glass. Maaari mo ring obserbahan ang salamin na nabuo bilang isang resulta ng pagtunaw ng isang bumabagsak na meteorite na nakikipag-ugnayan sa kapaligiran - meteorite glass o moldavite.

amorphous na estado (mula sa Greek a - negatibong particle at morphē - anyo)

isang solidong estado ng isang sangkap na may dalawang katangian: ang mga katangian nito (mekanikal, thermal, elektrikal, atbp.) sa ilalim ng mga natural na kondisyon ay hindi nakasalalay sa direksyon sa sangkap (isotropy); habang tumataas ang temperatura, ang sangkap, lumalambot, ay unti-unting pumapasok sa estado ng likido, ibig sabihin, sa atom. walang tiyak na punto ng pagkatunaw.

Ang mga tampok na ito ay dahil sa kawalan sa A. s. long-range order - katangian ng mga kristal (Tingnan ang Mga Kristal) mahigpit na pag-uulit sa lahat ng direksyon ng parehong elemento ng istruktura (atom, grupo ng mga atom, molekula, atbp.) sa daan-daan at libu-libong mga panahon. Kasabay nito, ang sangkap sa A. s. mayroong isang maikling hanay na pagkakasunud-sunod - pagkakapare-pareho sa pag-aayos ng mga kalapit na mga particle, ibig sabihin, isang order na sinusunod sa mga distansya na maihahambing sa mga sukat ng mga molekula ( kanin. ). Sa distansya, bumababa ang pagkakapare-pareho na ito at pagkatapos ng 0.5-1 nm nawawala (tingnan ang Long-Range Order (Tingnan ang Long-Range Order at Short-Range Order) at malapit na pagkakasunud-sunod).

Ang short-range order ay katangian din ng mga likido (Tingnan ang Liquid) , ngunit sa isang likido ay may matinding pagpapalitan ng mga lugar sa pagitan ng mga kalapit na particle, na nagiging mas mahirap habang tumataas ang lagkit (Tingnan ang Lagkit) , samakatuwid, sa isang banda, isang solidong katawan sa A. s. Nakaugalian na isaalang-alang ito bilang isang supercooled na likido na may napakataas na koepisyent ng lagkit. Sa kabilang banda, ang mismong konsepto ng "A. Kasama." isama ang likido.

Ang isotropy ng mga katangian ay katangian din ng polycrystalline state (tingnan ang Polycrystals) , ngunit ang huli ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahigpit na tinukoy na punto ng pagkatunaw, na ginagawang posible na makilala ito mula sa A. s. Pagkakaiba ng istraktura At. mula sa crystalline ay madaling matukoy gamit ang radiographs (Tingnan ang radiograph). Ang mga monochromatic na x-ray, na nakakalat ng mga kristal, ay bumubuo ng pattern ng diffraction sa anyo ng mga natatanging linya o spot (tingnan ang X-ray diffraction). Para sa A.S. hindi ito pangkaraniwan.

Ang matatag na solidong estado ng bagay sa mababang temperatura ay ang mala-kristal na estado. Gayunpaman, depende sa mga katangian ng mga molekula, ang pagkikristal ay maaaring mangailangan ng higit pa o mas kaunting oras - ang mga molekula ay dapat magkaroon ng oras upang pumila sa isang mala-kristal na pagkakasunud-sunod kapag ang sangkap ay pinalamig. Minsan ang oras na ito ay napakatagal, upang ang mala-kristal na estado ay halos hindi natanto. Sa ibang mga kaso, A. s. nakuha sa pamamagitan ng pagpapabilis ng proseso ng paglamig. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagtunaw ng mala-kristal na Quartz at pagkatapos ay mabilis na paglamig ng natunaw, nakukuha ang amorphous quartz glass. Maraming mga silicate ang kumikilos sa parehong paraan, na, kapag pinalamig, nagbibigay ng ordinaryong baso. Samakatuwid, A. s. madalas na tinatawag na malasalamin estado (Tingnan Glassy estado). Mas madalas kaysa sa hindi, gayunpaman, kahit na ang pinakamabilis na paglamig ay hindi sapat na mabilis upang maiwasan ang pagbuo ng kristal. Bilang resulta nito, ang karamihan sa mga sangkap ay nakuha sa A. s. imposible. Sa kalikasan, A. s. mas karaniwan kaysa sa mala-kristal. Ikaw. ay: Opal, Obsidian, Amber, Natural resins, Bitumens.

Ikaw. maaaring mayroong hindi lamang mga sangkap na binubuo ng mga indibidwal na atomo at mga ordinaryong molekula, tulad ng mga baso at likido (mga compound na mababa ang bigat ng molekula), ngunit mayroon ding mga sangkap na binubuo ng mga macromolecule na may mahabang kadena (Tingnan ang Macromolecule) - macromolecular compound, o polimer.

Lit.: Kitaygorodsky A.I., Order and disorder in the world of atoms, M., 1966; Kobeko P. P., Amorphous substances, M.-L., 1952; Kitaygorodsky A.I., X-ray diffraction analysis ng fine-crystalline at amorphous na katawan, M.-L., 1952. Tingnan din ang lit. sa Art. Mga polimer.

Ang istraktura ng kuwarts SiO 2: a - mala-kristal; b - walang hugis; Ang mga itim na bilog ay Si atoms, ang mga puting bilog ay O atoms.

Great Soviet Encyclopedia. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. 1969-1978 .

Tingnan kung ano ang "Amorphous state" sa ibang mga diksyunaryo:

- (mula sa Greek amorphos na walang anyo), isang solidong estado sa va, na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng sv at ang kawalan ng isang punto ng pagkatunaw. Sa pagtaas ng temperatura, ang amorphous na tubig ay lumalambot at unti-unting pumasa sa isang likidong estado. Ang mga tampok na ito ay dahil sa... Pisikal na Encyclopedia

amorphous na estado- - ang solidong estado ng isang sangkap, na may dalawang katangian: ang mga katangian nito (mekanikal, thermal, elektrikal, atbp.) sa mga natural na kondisyon ay hindi nakasalalay sa direksyon sa sangkap (isotropy); Habang tumataas ang temperatura, ang sangkap... Encyclopedia ng mga termino, kahulugan at paliwanag ng mga materyales sa gusali

AMORPHOUS STATE, ang estado ng isang solidong katawan, na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga pisikal na katangian dahil sa hindi maayos na pagkakaayos ng mga atomo at molekula. Hindi tulad ng mala-kristal na estado (tingnan ang Mga Kristal), ang paglipat mula sa amorphous na estado ... Modern Encyclopedia

Isang condensed state of matter na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga pisikal na katangian dahil sa hindi maayos na pagkakaayos ng mga atomo at molekula. Hindi tulad ng mala-kristal na estado, ang paglipat mula sa isang solidong amorphous hanggang sa isang likido ay nangyayari ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

Ang solidong estado ng bagay, na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga pisikal na katangian dahil sa hindi maayos na pag-aayos ng mga atomo at molekula. Hindi tulad ng mala-kristal na estado, ang paglipat mula sa isang solidong amorphous na estado sa isang likido ay nangyayari ... ... encyclopedic Dictionary

amorphous na estado- ang estado ng isang solidong katawan, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng pangmatagalang pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga atomo o molekula. Ang amorphous na estado ay maaaring ituring bilang isang supercooled na likido kung saan ang short-range order ay "frozen" sa ... ... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

amorphous na estado- amorfinė būsena statusas T sritis chemija apibrėžtis Kondensuota, neturinti trimatės sandaros periodiškumo, medžiagos būsena. atitikmenys: engl. amorphous na estado amorphous na estado... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

amorphous na estado- amorfinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. walang hugis estado vok. amorpher Zustand, m rus. amorphous state, n pranc. état amorphe, m … Fizikos terminų žodynas

AMORPHOUS STATE- ay ang estado ng isang solid na kulang sa mahigpit na periodicity na likas sa mga kristal (long-range order). Dahil sa mas mababang kaayusan, ang mga amorphous na sangkap sa parehong R T ay may mas malaking volume at mas mataas na panloob na enerhiya kaysa sa mga kristal. ... ... Paleomagnetology, petromagnetology at geology. Sanggunian sa diksyunaryo.

Tv. hindi mala-kristal estado sa VA, na nailalarawan sa pisikal na isotropy. mga katangian at kakulangan ng isang punto ng pagkatunaw. Sa pagtaas ng temperatura, ang amorphous sa tubig ay lumalambot at unti-unting pumasa sa isang likidong estado. Ang mga tampok na ito ay dahil sa kawalan sa A. na may ... Likas na agham. encyclopedic Dictionary

AMORPHOUS STATE(mula sa Griyego. amorphos - walang hugis) - solid non-crystalline. isang estado ng bagay na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga katangian at ang kawalan ng isang punto. Sa pagtaas ng temperatura, ang isang amorphous substance ay lumalambot at unti-unting pumasa sa isang likidong estado. Ang mga tampok na ito ay dahil sa kawalan sa A. s., sa kaibahan sa mala-kristal. estado, tinatawag na. long-range order - mahigpit na pana-panahon. repeatability sa espasyo ng parehong elemento ng istruktura (atom, pangkat ng mga atomo, molekula, atbp.). Kasabay nito, ang sangkap sa A. s. may pare-pareho sa pag-aayos ng mga kalapit na particle - ang tinatawag na. short-range order na sinusunod sa loob ng 1st coordinate. mga globo (tingnan numero ng koordinasyon) at unti-unting nawala sa panahon ng paglipat sa 2nd at 3rd sphere, ibig sabihin, naobserbahan sa mga distansya na maihahambing sa mga laki ng particle. Kaya, ang pagkakapare-pareho ay bumababa sa distansya at nawawala pagkatapos ng 0.5-1 nm (tingnan ang Fig. Malayo at malapit na pagkakasunud-sunod).

Ang short-range order ay katangian din ng mga likido, ngunit sa isang likido mayroong isang matinding pagpapalitan ng mga lugar sa pagitan ng mga kalapit na particle, na nagiging mas mahirap habang ang lagkit ay tumataas. Samakatuwid, ang isang solid sa isang amorphous na estado ay karaniwang itinuturing bilang isang supercooled na likido na may napakataas na viscosity coefficient. Minsan ang mismong konsepto ng "A. s." isama ang likido.

Ang thermodynamically stable solid state ng matter sa low temp-pax ay crystalline. kundisyon. Gayunpaman, depende sa mga katangian ng mga particle pagkikristal maaaring mangailangan ng mas marami o mas kaunting oras - ang mga molekula ay dapat magkaroon ng oras upang "pumila" kapag ang sangkap ay pinalamig. Minsan ang oras na ito ay napakahaba na ito ay mala-kristal. estado ay halos wala. Karaniwan ang A. s. nabuo sa mabilis na paglamig ng matunaw. Halimbawa, ang pagtunaw ng mala-kristal. quartz at pagkatapos ay mabilis na pinapalamig ang natunaw, ang amorphous na quartz glass ay nakuha (tingnan ang Fig. malasalamin estado).Gayunpaman, kung minsan kahit na ang pinakamabilis na paglamig ay hindi sapat na mabilis upang maiwasan ang pagbuo ng mga kristal. Sa kalikasan, A. s. (opal, obsidian, amber, resins) ay mas karaniwan kaysa sa mala-kristal. Ikaw. maaaring may ilang mga metal at haluang metal, kabilang ang metal. salamin (tingnan Mga amorphous na metal), gayundin (cf. Walang hugis at malasalamin na mga semiconductor) at polimer. Ang istraktura ng amorphous polymers ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maikling-range na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga yunit o mga segment ng macromolecules, na mabilis na nawawala habang sila ay lumalayo sa isa't isa. Ang mga molekula ng polimer ay tila bumubuo ng "mga kulupon", ang haba ng buhay nito ay napakatagal dahil sa napakalaking lagkit ng mga polimer at ang malaking sukat ng mga molekula.

Ang isang likas na pagkakaiba sa istraktura ng karamihan sa mga solidong materyales (maliban sa mga solong kristal), kung ihahambing sa mga likido at lalo na sa gas (mababang molekular na timbang) na mga sangkap, ay ang kanilang mas kumplikadong multilevel na organisasyon (tingnan ang Talahanayan 4.1 at Fig. 4.3). Ito ay dahil sa pagbaba ng covalence at pagtaas ng metallicity at ionicity ng homo- at heteronuclear bond ng mga elemento ng kanilang microstructure (tingnan ang Fig. 6.2 at 6.6 at Tables 6.1-6.7), na humahantong sa pagtaas ng bilang ng mga elemento sa istruktura ng bagay at materyal at isang katumbas na pagbabago sa pinagsama-samang estado nito. Kapag pinag-aaralan ang hierarchy ng istruktura ng mga solidong materyales, kinakailangan na maunawaan ang pagkakaisa at pagkakaiba-iba sa mga antas ng istrukturang organisasyon ng mga solidong metal at di-metal na materyales, na isinasaalang-alang ang antas ng pagkakasunud-sunod sa dami ng materyal ng mga elemento na bumuo ng mga ito. Ang partikular na kahalagahan ay ang pagkakaiba sa istraktura ng mga solidong mala-kristal at amorphous na katawan, na binubuo sa kakayahan ng mga kristal na materyales, hindi katulad ng mga amorphous na katawan, na bumuo ng isang bilang ng mga mas kumplikadong istruktura kaysa sa pangunahing antas ng kemikal na electron-nuclear ng mga istruktura.

amorphous na estado. Ang pagiging tiyak ng amorphous (isinalin mula sa Greek - walang anyo) na estado ay nakasalalay sa pagkakaroon ng isang sangkap sa condensed (likido o solid) na estado na may kawalan sa istruktura nito ng three-dimensional na periodicity sa pag-aayos ng mga elemento (mga atomic core o molekula) na bumubuo sa sangkap na ito. Bilang resulta, ang mga tampok ng amorphous na estado ay dahil sa kawalan pangmatagalang order - mahigpit na pag-uulit sa lahat ng direksyon ng parehong elemento ng istruktura (nucleus o atomic core, grupo ng mga atomic core, molekula, atbp.) sa daan-daan at libu-libong mga panahon. Kasabay nito, mayroon ang substance sa amorphous state maikling hanay ng order- pagkakapare-pareho sa pag-aayos ng mga kalapit na elemento ng istraktura, i.e. isang order na naobserbahan sa mga distansya na maihahambing sa laki ng mga molekula. Sa distansya, ang pagkakapare-pareho na ito ay bumababa at nawawala pagkatapos ng 0.5-1 nm. Ang mga amorphous na sangkap ay naiiba sa mga mala-kristal sa isotropy, i.e. tulad ng isang likido, mayroon silang parehong halaga ng isang naibigay na ari-arian kapag sinusukat sa anumang direksyon sa loob ng isang sangkap. Ang paglipat ng isang amorphous substance mula sa isang solid hanggang sa isang likido na estado ay hindi sinamahan ng isang biglaang pagbabago sa mga katangian - ito ang pangalawang mahalagang tampok na nagpapakilala sa amorphous na estado ng isang solid mula sa mala-kristal na estado. Hindi tulad ng isang mala-kristal na sangkap, na may isang tiyak na punto ng pagkatunaw, kung saan ang isang biglaang pagbabago sa mga katangian ay nangyayari, ang isang amorphous na sangkap ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang paglambot na pagitan at isang patuloy na pagbabago sa mga katangian.

Ang mga amorphous na sangkap ay hindi gaanong matatag kaysa sa mga kristal. Anumang amorphous substance ay dapat, sa prinsipyo, mag-kristal sa paglipas ng panahon, at ang prosesong ito ay dapat na exothermic. Kadalasan, ang mga amorphous at crystalline na anyo ay magkaibang estado ng parehong kemikal na sangkap o materyal sa komposisyon. Kaya, ang mga amorphous na anyo ng isang bilang ng mga homonuclear na sangkap (sulfur, selenium, atbp.), Ang mga oxide (B 2 Oe, Si0 2, Ge0 2, atbp.) ay kilala.

Gayunpaman, maraming mga amorphous na materyales, lalo na ang karamihan sa mga organikong polimer, ay hindi maaaring gawing kristal. Sa pagsasagawa, ang pagkikristal ng amorphous, lalo na ang mga high-molecular, na mga sangkap ay sinusunod na napakabihirang, dahil ang mga pagbabago sa istruktura ay inhibited dahil sa mataas na lagkit ng mga sangkap na ito. Samakatuwid, kung hindi ka gumamit ng mga espesyal na pamamaraan, tulad ng pangmatagalang pagkakalantad sa mataas na temperatura, ang paglipat sa mala-kristal na estado ay nagpapatuloy sa napakababang rate. Sa ganitong mga kaso, maaari nating ipagpalagay na ang sangkap sa amorphous na estado ay halos ganap na matatag.

Hindi tulad ng amorphous na estado na likas sa mga sangkap na parehong nasa likido o tinunaw na anyo, at sa solidong condensed form, malasalamin estado tumutukoy lamang sa solidong estado ng bagay. Bilang resulta, sa likido o natunaw ang mga sangkap ay maaaring nasa amorphous na estado sa anumang gustong uri ng koneksyon(covalent, metallic at ionic) at, samakatuwid, may molecular at non-molecular na istraktura. Gayunpaman sa solid amorphous, o mas tiyak, malasalamin estado ay pangunahing mga sangkap na nakabatay sa HMC na nakararami uri ng covalent bond mga elemento sa mga kadena ng macromolecules. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang solidong amorphous na estado ng isang sangkap ay nakuha bilang isang resulta ng supercooling ng likidong estado nito, na pumipigil sa mga proseso ng pagkikristal at humahantong sa "pagyeyelo" ng istraktura na may isang maikling hanay na pagkakasunud-sunod ng mga elemento. Tandaan na ang pagkakaroon ng mga macromolecule sa istraktura ng mga polymeric na materyales dahil sa impluwensya ng steric-size factor (pagkatapos ng lahat, mas madaling lumikha ng isang kristal mula sa mga cation kaysa sa mga molekula) ay humahantong sa isang karagdagang komplikasyon ng proseso ng crystallization. Samakatuwid, ang mga organikong (polymethyl methacrylate, atbp.) at inorganic (mga oksido ng silikon, posporus, boron, atbp.) Ang mga polimer ay may kakayahang bumuo ng mga baso o mapagtanto ang isang amorphous na estado sa mga solidong materyales. Totoo, ngayon ang metal ay natutunaw sa napakataas na bilis ng paglamig (>10 6 °C/s) ay inililipat sa isang amorphous na estado, na nakakakuha ng amorphous na mga metal o metal na salamin na may isang hanay ng mga bagong mahalagang ari-arian.

mala-kristal na estado. Sa isang mala-kristal na katawan, ito ay sinusunod bilang malapit, at long range order pag-aayos ng mga elemento ng istruktura (mga atomic core o mga particle sa anyo ng mga indibidwal na molekula), i.e. ang mga elemento ng istraktura ay inilalagay sa espasyo sa isang tiyak na distansya mula sa bawat isa sa isang geometrically tamang pagkakasunud-sunod, na bumubuo mga kristal - solid na katawan na may natural na hugis ng regular na polyhedra. Ang hugis na ito ay bunga ng nakaayos na pag-aayos ng mga elemento sa kristal, na bumubuo ng tatlong-dimensional na pana-panahong spatial stacking sa anyo. kristal na sala-sala. Ang isang sangkap sa isang mala-kristal na estado ay nailalarawan sa pamamagitan ng panaka-nakang pag-uulit sa tatlong dimensyon ng pag-aayos ng mga atomic core o mga molekula sa mga node nito. Ang kristal ay isang estado ng balanse ng mga solido. Ang bawat kemikal na sangkap na nasa ilalim ng ibinigay na mga termodinamikong kondisyon (temperatura, presyon) sa isang mala-kristal na estado ay tumutugma sa isang tiyak na kristal na covalent o molekular, metal at ionic na istraktura. Ang mga kristal ay may isa o iba pang istrukturang simetrya ng mga atomic core (mga kasyon sa isang metal o mga cation at anion sa mga ionic na kristal) o mga molekula, ang katumbas na macroscopic symmetry ng panlabas na anyo, pati na rin ang anisotropy ng mga katangian. Anisotropy - ito ang pagkakaiba ng mga katangian (mekanikal, pisikal, kemikal) ng isang kristal sa iba't ibang direksyon ng kristal na sala-sala nito. Isotropy - Ito ang pagkakapareho ng mga katangian ng isang sangkap sa iba't ibang direksyon nito. Naturally, ang mga pattern na ito ng pagbabago sa mga katangian ng isang sangkap ay tinutukoy ng mga detalye ng pagbabago o hindi pagbabago sa kanilang istraktura. Ang mga tunay na mala-kristal na materyales (kabilang ang mga metal) ay quasi-isotropic na istruktura, mga. sila ay isotropic sa antas ng mesostructural (tingnan ang Talahanayan 4.1) at ang kanilang mga katangian ay pareho sa lahat ng direksyon. Ito ay dahil karamihan sa mga natural o artipisyal na kristal na materyales ay polycrystalline mga sangkap, hindi solong kristal

(parang brilyante). Binubuo sila ng isang malaking bilang ng tinatawag na butil o mga kristal, na ang mga crystallographic na eroplano ay pinaikot na may kaugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng isang tiyak na anggulo a. Sa kasong ito, sa anumang direksyon ng mesostructure ng materyal, mayroong humigit-kumulang sa parehong bilang ng mga butil na may iba't ibang mga oryentasyon ng mga crystallographic na eroplano, na humahantong sa pagsasarili ng mga katangian nito mula sa direksyon. Ang bawat butil ay binubuo ng mga indibidwal na elemento - mga bloke na pinaikot na may kaugnayan sa bawat isa sa mga anggulo ng pagkakasunud-sunod ng ilang minuto, na tinitiyak din ang isotropy ng mga katangian ng butil mismo sa kabuuan.

Ang mga kristal na estado ng parehong sangkap ay maaaring magkakaiba sa istraktura at mga katangian, at pagkatapos ay sinasabi nila na ang sangkap na ito ay umiiral sa iba't ibang mga pagbabago. Ang pagkakaroon ng ilang mala-kristal na pagbabago sa isang naibigay na sangkap ay tinatawag polymorphism, at ang paglipat mula sa isang pagbabago patungo sa isa pa - polymorphic na pagbabago. Hindi tulad ng polymorphism, allotropy- ito ay ang pagkakaroon ng isang elemento sa anyo ng iba't ibang "simple" (o, mas tiyak, homonuclear) na mga sangkap, anuman ang kanilang phase state. Halimbawa, ang oxygen 0 2 at ozone O e ay mga allotropic na anyo ng oxygen na umiiral sa gas, likido at mala-kristal na estado. Kasabay nito, ang brilyante at grapayt - mga allotropic na anyo ng carbon - ay sabay-sabay na mga pagbabagong mala-kristal, sa kasong ito ang mga konsepto ng "allotropy" at "polymorphism" ay nag-tutugma para sa mga kristal na anyo nito.

Kadalasan mayroon ding kababalaghan isomorphism, kung saan ang dalawang sangkap na magkaibang kalikasan ay bumubuo ng mga kristal ng parehong istraktura. Ang ganitong mga sangkap ay maaaring palitan ang bawat isa sa kristal na sala-sala, na bumubuo ng mga halo-halong kristal. Sa unang pagkakataon, ang phenomenon ng isomorphism ay ipinakita ng German mineralogist na si E. Mitscherlich noong 1819 gamit ang halimbawa ng KH 2 P0 4, KH 2 As0 4 at NH 4 H 2 P0 4. Ang mga pinaghalong kristal ay perpektong homogenous na pinaghalong solids - ito ay mga substitutional solid na solusyon. Samakatuwid, maaari nating sabihin na ang isomorphism ay ang kakayahang bumuo ng mga substitutional solid na solusyon.

Ayon sa kaugalian, ang mga istrukturang kristal ay tradisyonal na nahahati sa homodesmic (koordinasyon) at heterodesmic. homo-desmic ang istraktura ay may, halimbawa, brilyante, alkali metal halides. Gayunpaman, mas madalas ang mga kristal na sangkap ay mayroon heterodesmic istraktura; ang tampok na katangian nito ay ang pagkakaroon ng mga fragment ng istruktura, kung saan ang mga atomic core ay konektado ng pinakamatibay (karaniwang covalent) na mga bono. Ang mga fragment na ito ay maaaring may hangganang pagpapangkat ng mga elemento, chain, layer, frame. Alinsunod dito, ang mga istraktura ng isla, chain, layered at frame ay nakikilala. Halos lahat ng mga organikong compound at inorganic na sangkap tulad ng mga halogens, 0 2, N 2, CO 2, N 2 0 4, atbp. ay may mga istruktura ng isla. Ang mga molekula ay gumaganap ng papel ng mga isla, kaya ang mga naturang kristal ay tinatawag na molekular. Kadalasan ang mga polyatomic ions (halimbawa, sulfates, nitrates, carbonates) ay kumikilos bilang mga isla. Halimbawa, ang mga kristal ng isa sa mga pagbabago sa Se (ang mga atomic core ay konektado sa walang katapusang mga spiral) o ang mga kristal na PdCl 2, na naglalaman ng walang katapusang mga ribbon, ay may istraktura ng chain; layered na istraktura - grapayt, BN, MoS 2, atbp.; ang istraktura ng frame ay CaTYu 3 (ang mga atomic core ng Ti at O, na pinagsama ng mga covalent bond, ay bumubuo ng isang openwork frame, sa mga voids kung saan matatagpuan ang mga atomic core ng Ca). Ang ilan sa mga istrukturang ito ay inuri bilang inorganic (carbon-free) polymers.

Ayon sa likas na katangian ng bono sa pagitan ng mga atomic core (sa kaso ng mga homodesmic na istruktura) o sa pagitan ng mga fragment ng istruktura (sa kaso ng mga heterodesmic na istruktura), mayroong mga nakikilala: covalent (halimbawa, SiC, brilyante), ionic, metallic (mga metal. at mga intermetallic compound) at mga molekular na kristal. Ang mga kristal ng huling pangkat, kung saan ang mga fragment ng istruktura ay naka-link sa pamamagitan ng intermolecular na pakikipag-ugnayan, ay may pinakamalaking bilang ng mga kinatawan.

Para sa covalent Ang mga solong kristal tulad ng brilyante, carborundum, atbp. ay nailalarawan sa pamamagitan ng refractoriness, mataas na tigas at wear resistance, na isang kinahinatnan ng lakas at direksyon ng covalent bond kasama ng kanilang three-dimensional spatial structure (polymer body).

Ionic Ang mga kristal ay mga pormasyon kung saan ang pagdirikit ng mga elemento ng microstructure sa anyo ng mga counterion ay dahil pangunahin sa mga ionic na kemikal na bono. Ang isang halimbawa ng mga ionic na kristal ay ang mga halides ng alkali at alkaline earth na mga metal, sa mga kristal na sala-sala na mga site kung saan mayroong mga alternating na positibong sisingilin na mga kasyon ng metal at negatibong sisingilin na mga halogen anion (Na + Cl -, Cs + Cl -, Ca + F^, Larawan 7.1).

kanin. 7.1.

AT mga kristal na metal ang pagdirikit ng mga atomic core sa anyo ng mga metal cations ay dahil sa pangunahin sa mga metal na non-directional na chemical bond. Ang ganitong uri ng mga kristal ay katangian ng mga metal at ang kanilang mga haluang metal. Sa mga node ng crystal lattice mayroong mga atomic core (cations) na magkakaugnay ng OE (electron gas). Ang istraktura ng mga metal na mala-kristal na katawan ay tatalakayin nang mas detalyado sa ibaba.

mga molekular na kristal ay nabuo mula sa mga molecule na naka-link sa isa't isa sa pamamagitan ng van der Waals forces o hydrogen bonds. Ang isang mas malakas na covalent bond ay kumikilos sa loob ng mga molekula (C na nananaig sa C at at C m). Ang mga pagbabago sa yugto ng mga molekular na kristal (pagtunaw, sublimation, polymorphic transition) ay nangyayari, bilang isang panuntunan, nang walang pagkasira ng mga indibidwal na molekula. Karamihan sa mga molekular na kristal ay mga kristal ng mga organikong compound (hal. naphthalene). Ang mga molekular na kristal ay bumubuo rin ng mga sangkap tulad ng H 2, halogen ng uri J 2, N 2, 0 2, S g, binary compound ng uri H 2 0, CO 2, N 2 0 4, organometallic compound at ilang kumplikadong compound. Kasama rin sa mga molekular na kristal ang mga kristal ng mga natural na polimer gaya ng mga protina (Fig. 7.2) at mga nucleic acid.

Ang mga polimer, tulad ng nabanggit sa itaas, bilang panuntunan, ay tumutukoy din sa mga sangkap na bumubuo ng mga molekular na kristal. Gayunpaman, sa kaso kapag ang pag-iimpake ng mga macromolecule ay may nakatiklop o fibrillar conformation, mas tamang pag-usapan ang tungkol sa covalent molecular crystals(Larawan 7.3).

kanin. 7.2.

kanin. 7.3.

Ito ay dahil sa ang katunayan na kasama ang isa sa mga panahon ng sala-sala (halimbawa, ang panahon Sa sa kaso ng polyethylene, ang mga macromolecule na kung saan ay nasa isang nakatiklop na conform, na bumubuo ng isang lamella), malakas na kemikal (Fig. 7.3), higit sa lahat covalent, ang mga bono ay kumikilos. Kasabay nito, kasama ang dalawa pang lattice period (halimbawa, mga tuldok b at Sa sa parehong nakatiklop na polyethylene crystals), na mas mahinang pwersa ng intermolecular interaction act.

Ang paghahati ng mga kristal sa mga pangkat na ito ay higit na arbitrary, dahil may mga unti-unting paglipat mula sa isang grupo patungo sa isa pa habang nagbabago ang likas na katangian ng bono sa kristal. Halimbawa, sa mga intermetallic compound - mga compound ng mga metal sa isa't isa - maaaring makilala ng isa ang isang pangkat ng mga compound kung saan ang pagbaba sa bahagi ng metal ng isang kemikal na bono at isang kaukulang pagtaas sa covalent at ionic na mga bahagi ay humantong sa pagbuo ng kolesterol sa alinsunod sa mga klasikal na valences. Ang mga halimbawa ng naturang mga compound ay mga compound ng magnesium na may mga elemento ng pangunahing subgroup IV at V ng mga grupo ng Periodic system, na transitional sa pagitan ng mga metal at non-metal (Mg 2 Si, Mg 2 Ge, Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 3 Bilang 2, Mg 3 Sb 7 , Mg 3 Bi 7), ang mga pangunahing katangian na karaniwang kinabibilangan ng mga sumusunod:

ang kanilang heteronuclear crystal lattice ay naiiba sa homonuclear lattice ng mga parent compound;
sa kanilang koneksyon, ang isang simpleng maramihang ratio ng mga bahagi ay karaniwang pinapanatili, na ginagawang posible na ipahayag ang kanilang komposisyon sa pamamagitan ng isang simpleng formula A sh B;? , kung saan ang A at B ay ang mga kaukulang elemento; t at P - mga pangunahing numero;
heteronuclear compounds ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang bagong kalidad ng istraktura at mga katangian, sa kaibahan sa orihinal na compounds.

sa kristal mga elemento ng istruktura(mga ions, atomic core, molecule) na bumubuo ng isang kristal ay regular na nakaayos sa iba't ibang direksyon (Larawan 7 La). Karaniwan, ang isang spatial na imahe ng istraktura ng mga kristal ay ipinakita sa eskematiko (Larawan 7.45), na minarkahan ang mga sentro ng grabidad ng mga elemento ng istruktura, kabilang ang mga katangian ng sala-sala, na may mga tuldok.

Mga eroplanong parallel sa mga coordinate na eroplano na nasa malayo a, b, c mula sa bawat isa, hatiin ang kristal sa maraming pantay at parallel oriented parallelepipeds. Ang pinakamaliit sa kanila ay tinatawag elementarya cell, ang kanilang kumbinasyon ay bumubuo ng isang spatial kristal na sala-sala. Ang mga vertices ng parallelepiped ay ang mga node ng spatial na sala-sala; ang mga sentro ng grabidad ng mga elemento kung saan itinayo ang kristal ay nag-tutugma sa mga node na ito.

Ang mga spatial na kristal na sala-sala ay ganap na naglalarawan sa istraktura ng isang kristal. Upang ilarawan ang elementarya na cell ng kristal na sala-sala, anim na dami ang ginagamit: tatlong mga segment na katumbas ng mga distansya sa pinakamalapit na elementarya na mga particle kasama ang mga coordinate axes a, b, c, at tatlong anggulo sa pagitan ng mga segment na ito a, (3, y.

Ang mga ratio sa pagitan ng mga dami na ito ay tumutukoy sa hugis ng cell, depende kung saan ang lahat ng mga kristal ay nahahati sa pitong sistema (Talahanayan 7.1).

Ang laki ng unit cell ng crystal lattice ay tinatantya ng mga segment a, b, s. Tinawag sila mga panahon ng sala-sala. Alam ang mga panahon ng sala-sala, posibleng matukoy ang radius ng atomic core ng isang elemento. Ang radius na ito ay katumbas ng kalahati ng pinakamaliit na distansya sa pagitan ng mga particle sa sala-sala.

Ang antas ng pagiging kumplikado ng sala-sala ay hinuhusgahan ng ang bilang ng mga elemento ng istruktura, bawat isang elementary cell. Sa isang simpleng spatial na sala-sala (tingnan ang Fig. 7.4), palaging mayroong isang elemento sa bawat cell. Ang bawat cell ay may walong vertex, ngunit

kanin. 7.4. Pag-aayos ng mga elemento sa isang kristal: a- imahe na may paglalagay ng dami ng atomic core ng elemento; b - spatial na imahe ng isang elementary cell at mga parameter nito

Talahanayan 7.1

Mga katangian ng mga sistemang mala-kristal

ang bawat elemento sa itaas ay tumutukoy, naman, sa walong mga cell. Kaya, mula sa node hanggang sa bahagi ng bawat cell mayroong V 8 volume, at mayroong walong node sa cell, at, samakatuwid, mayroong isang elemento ng istruktura bawat cell.

Sa mga kumplikadong spatial lattice, palaging mayroong higit sa isang istrukturang elemento bawat cell, na pinakakaraniwan sa pinakamahalagang purong metal compound (Larawan 7.5).

Ang mga sumusunod na metal ay nag-kristal sa bcc sala-sala: Fe a, W, V, Cr, Li, Na, K, atbp. Fe y, Ni, Co a, Cu, Pb, Pt, Au, Ag, atbp. nag-kristal sa fcc Ang Mg, Ti a, Co p, Cd, Zn, atbp. ay nag-kristal sa hcp na sala-sala.

Sistema, panahon at bilang ng mga elemento ng istruktura, Ginagawang posible ng bawat yunit ng cell na ganap na kumatawan sa lokasyon ng huli sa kristal. Sa ilang mga kaso, ang mga karagdagang katangian ng kristal na sala-sala ay ginagamit, dahil sa geometry nito at sumasalamin sa density ng packing ng elemento.

kanin. 7.5. Mga uri ng kumplikadong elementarya na mga cell ng mga kristal na sala-sala: a- BCC; 6 - HCC; sa- hcp ng mga particle ng tare sa isang kristal. Ang mga katangiang ito ay CF at compactness factor.

Tinutukoy ang bilang ng pinakamalapit na pantay na distansyang elementarya numero ng koordinasyon. Halimbawa, para sa isang simpleng cubic lattice, ang CF ay magiging 6 (Kb); sa sala-sala ng isang body-centered cube (bcc) para sa bawat atomic core, ang bilang ng naturang mga kapitbahay ay magiging katumbas ng walo (K8); para sa isang face-centered cubic lattice (fcc), ang CF number ay 12 (K 12).

Tinutukoy ng ratio ng volume ng lahat ng elementary particle bawat isang elementary cell sa buong volume ng elementary cell kadahilanan ng pagiging compactness. Para sa isang simpleng cubic lattice, ang coefficient na ito ay 0.52, para sa bcc - 0.68 at fcc - 0.74.

Sirotkin R.O. Ang epekto ng morphology sa yield behavior ng solution crystallizedpolyethylenes: PhD thesis, University of North London. - London, 2001.