A diferencia de los sólidos cristalinos, no existe un orden estricto en la disposición de las partículas en un cuerpo amorfo.
Aunque los sólidos amorfos pueden mantener su forma, no tienen una red cristalina. Se observa cierta regularidad solo para moléculas y átomos ubicados en la vecindad. Esta orden se llama orden corta ... No se repite en todas las direcciones y no persiste a grandes distancias, como en los cuerpos cristalinos.
Ejemplos de cuerpos amorfos son vidrio, ámbar, resinas artificiales, cera, parafina, plastilina, etc.
Características de los cuerpos amorfos.
Los átomos de los cuerpos amorfos vibran alrededor de puntos ubicados al azar. Por tanto, la estructura de estos cuerpos se asemeja a la estructura de los líquidos. Pero las partículas que contienen son menos móviles. El tiempo de su oscilación alrededor de la posición de equilibrio es más largo que en los líquidos. Los saltos atómicos a otra posición también ocurren con mucha menos frecuencia.
¿Cómo se comportan los sólidos cristalinos cuando se calientan? Comienzan a derretirse en un cierto punto de fusion... Y durante algún tiempo están simultáneamente en estado sólido y líquido, hasta que toda la sustancia se derrite.
Los cuerpos amorfos no tienen un cierto punto de fusión. ... Cuando se calientan, no se derriten, sino que se ablandan gradualmente.
Coloque un trozo de plastilina cerca del dispositivo de calentamiento. Después de un tiempo, se ablandará. Esto no sucede instantáneamente, sino durante un período de tiempo.
Dado que las propiedades de los cuerpos amorfos son similares a las propiedades de los líquidos, se consideran líquidos superenfriados con muy alta viscosidad (líquidos congelados). En condiciones normales, no pueden fluir. Pero cuando se calienta, los saltos de átomos en ellos ocurren con más frecuencia, la viscosidad disminuye y los cuerpos amorfos se ablandan gradualmente. Cuanto mayor es la temperatura, menor es la viscosidad y gradualmente el cuerpo amorfo se vuelve líquido.
El vidrio ordinario es un cuerpo amorfo sólido. Se obtiene fundiendo óxido de silicio, sosa y cal. Calentando la mezcla a 1400 ° C, se obtiene una masa vítrea líquida. Cuando se enfría, el vidrio líquido no solidifica, como los cuerpos cristalinos, sino que permanece líquido, cuya viscosidad aumenta y la fluidez disminuye. En condiciones normales, nos parece un cuerpo sólido. Pero, de hecho, es un líquido que tiene una enorme viscosidad y fluidez, tan pequeño que apenas se distingue por los instrumentos más supersensibles.
El estado amorfo de la materia es inestable. Con el tiempo, de un estado amorfo, se convierte gradualmente en cristalino. Este proceso tiene lugar a diferentes velocidades en diferentes sustancias. Vemos como los caramelos se cubren de cristales de azúcar. Esto no lleva mucho tiempo.
Y para que se formen cristales en el vidrio ordinario, debe pasar mucho tiempo. Durante la cristalización, el vidrio pierde su fuerza, transparencia, se vuelve turbio, se vuelve quebradizo.
Isotropía de sólidos amorfos
En los sólidos cristalinos, las propiedades físicas difieren en diferentes direcciones. Y en los cuerpos amorfos, son iguales en todas las direcciones. Este fenómeno se llama isotropía .
Un cuerpo amorfo conduce por igual la electricidad y el calor en todas las direcciones, refracta la luz por igual. El sonido también se propaga por igual en cuerpos amorfos en todas las direcciones.
Las propiedades de las sustancias amorfas se utilizan en tecnologías modernas. Son de particular interés las aleaciones metálicas que no tienen una estructura cristalina y pertenecen a cuerpos sólidos amorfos. Se les llama vasos de metal ... Sus propiedades físicas, mecánicas, eléctricas y otras difieren de las de los metales comunes para mejor.
Entonces, en medicina, se utilizan aleaciones amorfas, cuya resistencia supera la del titanio. Se utilizan para hacer tornillos o placas que conectan huesos rotos. A diferencia de los sujetadores de titanio, este material se degrada gradualmente y se reemplaza con material óseo con el tiempo.
Las aleaciones de alta resistencia se utilizan en la fabricación de herramientas para cortar metales, accesorios, resortes y partes de mecanismos.
En Japón se ha desarrollado una aleación amorfa con alta permeabilidad magnética. Al usarlo en núcleos de transformadores en lugar de láminas texturizadas de acero para transformadores, es posible reducir las pérdidas por corrientes parásitas en 20 veces.
Los metales amorfos tienen propiedades únicas. Se les llama el material del futuro.
Cuerpos amorfos
Sustancias amorfas (cuerpos)(del griego antiguo. ἀ "No" y μορφή "Tipo, forma"): un estado condensado de una sustancia, cuya estructura atómica tiene un orden de corto alcance y no tiene una característica de orden de largo alcance de las estructuras cristalinas. A diferencia de los cristales, las sustancias amorfas estables no se solidifican con la formación de caras cristalinas y (si no estuvieran bajo el efecto anisotrópico más fuerte, compresión o campo eléctrico, por ejemplo) tienen propiedades isotrópicas, es decir, no exhiben propiedades diferentes. en diferentes direcciones. Y no tienen un punto de fusión definido: al aumentar la temperatura, las sustancias amorfas estables se ablandan gradualmente y por encima de la temperatura de transición vítrea (T g) pasan a un estado líquido. Sustancias con una alta tasa de cristalización, que generalmente tienen una estructura (poli) cristalina, pero que se sobreenfría fuertemente al solidificarse en un estado amorfo, al calentarse posteriormente, poco antes de fundirse, se recristalizan (en un estado sólido con poca liberación de calor) y luego se funden como los policristalinos ordinarios.
Se obtienen a una alta tasa de solidificación (enfriamiento) de una masa fundida líquida o por condensación de vapores sobre un sustrato (cualquier objeto) enfriado sensiblemente por debajo de la temperatura de FUSIÓN (¡no hirviendo!). La relación entre la tasa de enfriamiento real (dT / dt) y la tasa de cristalización característica determina la proporción de policristales en el volumen amorfo. La tasa de cristalización es un parámetro de una sustancia que depende débilmente de la presión y la temperatura (cerca del punto de fusión, fuertemente). Y depende en gran medida de la complejidad de la composición: para metales del orden de fracciones de decenas de milisegundos; y para vasos a temperatura ambiente: cientos y miles de años (los espejos y los vidrios viejos se nublan).
Las propiedades eléctricas y mecánicas de las sustancias amorfas se acercan más a las de los monocristales que a las de los policristales debido a la ausencia de transiciones (límites) intercristalinas marcadas y altamente contaminadas con una composición química a menudo completamente diferente.
Las propiedades no mecánicas de los estados semiamorfos suelen ser intermedias entre amorfas y cristalinas e isotrópicas. Sin embargo, la ausencia de transiciones intercristalinas abruptas afecta notablemente las propiedades eléctricas y mecánicas, haciéndolas parecer amorfas.
Bajo influencias externas, las sustancias amorfas exhiben propiedades elásticas, como sólidos cristalinos, y fluidez, como un líquido. Entonces, con impactos a corto plazo (impactos), se comportan como sólidos y con un impacto fuerte se parten en pedazos. Pero bajo una exposición muy prolongada (por ejemplo, estiramiento), fluyen sustancias amorfas. Por ejemplo, la resina (o alquitrán, betún) también es una sustancia amorfa. Si lo tritura en partes pequeñas y llena el recipiente con la masa resultante, luego de un tiempo la resina se fusionará en un solo todo y tomará la forma de un recipiente.
Dependiendo de las propiedades eléctricas, se distinguen los metales amorfos, los no metales amorfos y los semiconductores amorfos.
ver también
(término desactualizado)Fundación Wikimedia. 2010.
Vea qué son los "cuerpos amorfos" en otros diccionarios:
Todo lo que se reconoce como realmente existente y ocupando una parte del espacio se llama T físico. Cualquier T físico se forma a partir de la materia (ver Sustancia) y es, según la doctrina más extendida, un agregado ... ... Diccionario enciclopédico de F.A. Brockhaus e I.A. Efron
La física del estado sólido es una rama de la física de la materia condensada, cuya tarea es describir las propiedades físicas de los sólidos en términos de su estructura atómica. Se desarrolló intensamente en el siglo XX después del descubrimiento de la mecánica cuántica. ... ... Wikipedia
La química orgánica del estado sólido es una rama de la química del estado sólido que estudia todo tipo de aspectos químicos y fisicoquímicos de los sólidos orgánicos (OTT), en particular, su síntesis, estructura, propiedades, ... ... Wikipedia
Física de cristal Cristalografía de cristal Rejilla de cristal Tipos de rejilla de cristal Difracción en cristales Rejilla inversa Célula de Wigner Seitz Zona de Brillouin Factor de estructura básica Factor de dispersión atómica Tipos de enlaces en ... Wikipedia
Rama de la física que estudia la estructura y propiedades de los sólidos. Los datos científicos sobre la microestructura de los sólidos y sobre las propiedades físicas y químicas de sus átomos constituyentes son necesarios para el desarrollo de nuevos materiales y dispositivos técnicos. Física ... ... Enciclopedia de Collier
- (química de estado sólido), sección física. química, estudiando la estructura, propiedades y métodos de obtención de materiales sólidos. X. t. T. Se asocia con la física del estado sólido, cristalografía, mineralogía, física. quím. mecánica, mecanoquímica, química de radiación, es ... ... Enciclopedia química
La química del estado sólido es una rama de la química que estudia diversos aspectos de las sustancias en fase sólida, en particular, su síntesis, estructura, propiedades, aplicación, etc. Sus objetos de investigación son cristalinos y amorfos, inorgánicos y orgánicos ... ... Wikipedia
- (ISSP RAS) Nombre internacional Instituto de Física del Estado Sólido, RAS Fundado en 1963 Miembro Director K. V. ... Wikipedia
Instituto de Física del Estado Sólido RAS (ISSP RAS) Nombre internacional Instituto de Física del Estado Sólido, RAS Fundado el 15 de febrero de 1963 Miembro Director. corr. RAS V.V. Queder ... Wikipedia
La estructura de los cuerpos amorfos. Los estudios que utilizan un microscopio electrónico y rayos X indican que en los cuerpos amorfos no existe un orden estricto en la disposición de sus partículas. A diferencia de los cristales donde hay orden de largo alcance en la disposición de las partículas, en la estructura de los cuerpos amorfos hay orden de corto alcance. Esto significa que un cierto orden de la disposición de las partículas se conserva solo cerca de cada partícula individual (ver figura).
La parte superior de la figura muestra la disposición de las partículas en cuarzo cristalino, y la inferior, en la forma amorfa de la existencia del cuarzo. Estas sustancias constan de las mismas partículas: moléculas de óxido de silicio SiO2.
Como partículas de cualquier cuerpo, las partículas de cuerpos amorfos vibran de forma continua y aleatoria y con más frecuencia de lo que las partículas de cristales pueden saltar de un lugar a otro. Esto se ve facilitado por el hecho de que las partículas de los cuerpos amorfos están ubicadas de manera desigual densa; en algunos lugares hay espacios relativamente grandes entre sus partículas. Sin embargo, esto no es lo mismo que "vacantes" en cristales (ver Sec. 7).
Cristalización de cuerpos amorfos. Con el tiempo (semanas, meses), algunos cuerpos amorfos espontáneamente pasar a un estado cristalino. Por ejemplo, los caramelos de azúcar o la miel que se dejan solos durante varios meses se vuelven turbios. En este caso, se dice que la miel y los caramelos están "confitados". Al romper un caramelo de azúcar o sacar miel con una cuchara, vemos los cristales de azúcar formados que existían anteriormente en un estado amorfo.
La cristalización espontánea de cuerpos amorfos indica que el estado cristalino de una sustancia es más estable que amorfo. MKT lo explica de esta manera. Las fuerzas repulsivas de los "vecinos" obligan a las partículas del cuerpo amorfo a desplazarse principalmente hacia donde hay grandes huecos. El resultado es una disposición más ordenada de partículas, es decir, se produce la cristalización.
Compruébelo usted mismo:
- El propósito de este párrafo es conocer ...
- ¿Qué características comparativas le hemos dado a los cuerpos amorfos?
- Por experiencia, utilizamos los siguientes equipos y materiales: ...
- En preparación para la experiencia, nosotros ...
- ¿Qué veremos en el transcurso del experimento?
- ¿Cuál es el resultado del experimento con una vela esteárica y un trozo de plastilina?
- A diferencia de los cuerpos amorfos, los cuerpos cristalinos ...
- Cuando un cuerpo cristalino se derrite ...
- A diferencia de los cuerpos cristalinos, amorfos ...
- Los cuerpos amorfos incluyen cuerpos para los cuales ...
- ¿Qué hace que los cuerpos amorfos parezcan líquidos? Ellos...
- Describe el comienzo del experimento para confirmar la fluidez de los cuerpos amorfos.
- Describe el resultado del experimento para confirmar la fluidez de los cuerpos amorfos.
- Formule una conclusión a partir de la experiencia.
- ¿Cómo sabemos que los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto en la disposición de sus partículas?
- ¿Cómo entendemos el término "orden de corto alcance" en la disposición de las partículas de un cuerpo amorfo?
- Las mismas moléculas de óxido de silicio se encuentran tanto en cristalino como en ...
- ¿Cuál es la naturaleza del movimiento de las partículas de un cuerpo amorfo?
- ¿Cuál es la naturaleza de la disposición de las partículas de un cuerpo amorfo?
- ¿Qué les puede pasar a los cuerpos amorfos con el tiempo?
- ¿Cómo puede estar seguro de la presencia de policristales de azúcar en caramelos o miel confitada?
- ¿Por qué creemos que el estado cristalino de una sustancia es más estable que el amorfo?
- ¿Cómo explica MKT la autocristalización de algunos cuerpos amorfos?
Los sólidos se caracterizan por la constancia de forma y volumen y se dividen en cristalinos y amorfos.
Cuerpos cristalinos
Los cuerpos cristalinos (cristales) son sólidos, cuyos átomos o moléculas ocupan posiciones ordenadas en el espacio.Las partículas de cuerpos cristalinos en el espacio forman una correcta red cristalina.
Cada sustancia química en estado cristalino corresponde a una determinada red cristalina, que establece las propiedades físicas del cristal.
¿Sabías?
Hace muchos años, en San Petersburgo, en uno de los almacenes sin calefacción, había grandes existencias de botones de hojalata blancos brillantes. Y de repente comenzaron a oscurecerse, perder su brillo y desmoronarse en polvo. En pocos días, las montañas de botones se convirtieron en un montón de polvo gris. "Plaga de estaño"- así es como llamaron a esta "enfermedad" del estaño blanco.
Y esto fue solo una reordenación del orden de los átomos en los cristales de estaño. El estaño, que pasa de blanco a gris, se desmorona en polvo.
Tanto el estaño blanco como el gris son cristales de estaño, pero a bajas temperaturas su estructura cristalina cambia y, como resultado, las propiedades físicas de la sustancia cambian.
Los cristales pueden tener varias formas y están limitados por caras planas.
En la naturaleza existen:
a) cristales individuales- estos son cristales únicos homogéneos que tienen la forma de polígonos regulares y tienen una red cristalina continua
Monocristales de sal de mesa:
B) policristales- estos son cuerpos cristalinos, que crecen juntos a partir de pequeños cristales ubicados caóticamente.
La mayoría de los sólidos tienen una estructura policristalina (metales, piedras, arena, azúcar).
Policristales de bismuto:
Anisotropía cristalina
En cristales, hay anisotropía- dependencia de las propiedades físicas (resistencia mecánica, conductividad eléctrica, conductividad térmica, refracción y absorción de luz, difracción, etc.) de la dirección interior del cristal.
La anisotropía se observa principalmente en monocristales.
En los policristales (por ejemplo, en una gran pieza de metal), la anisotropía no aparece en el estado normal.
Los policristales están compuestos por una gran cantidad de pequeños granos cristalinos. Aunque cada uno de ellos tiene anisotropía, debido a la aleatoriedad de su disposición, el cuerpo policristalino en su conjunto pierde su anisotropía.
Cualquier sustancia cristalina se funde y cristaliza bajo un estrictamente definido punto de fusion: hierro - a 1530 °, estaño - a 232 °, cuarzo - a 1713 °, mercurio - a menos 38 °.
Las partículas pueden alterar la disposición de un cristal solo si ha comenzado a derretirse.
Mientras haya un orden de partículas, hay una red cristalina, hay un cristal. Se viola la estructura de las partículas, lo que significa que el cristal se ha derretido, se ha convertido en líquido o se ha evaporado, se ha convertido en vapor.
Cuerpos amorfos
Los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto en la disposición de átomos y moléculas (vidrio, resina, ámbar, colofonia).
En los cuerpos amorfos, hay isotropía- sus propiedades físicas son las mismas en todas las direcciones.
Bajo influencias externas, los cuerpos amorfos revelan simultaneamente propiedades elásticas (en impactos se parten en pedazos como sólidos) y fluidez (bajo acción prolongada fluyen como líquidos).
A bajas temperaturas, los cuerpos amorfos en sus propiedades se parecen a los sólidos, y a altas temperaturas, son similares a los líquidos muy viscosos.
Cuerpos amorfos no tienen un punto de fusión específico, y por tanto la temperatura de cristalización.
Cuando se calientan, se ablandan gradualmente.
Los cuerpos amorfos ocupan posición intermedia entre sólidos cristalinos y líquidos.
La misma sustancia puede presentarse tanto en formas cristalinas como no cristalinas.
En una materia fundida líquida, las partículas se mueven de forma completamente aleatoria.
Si, por ejemplo, derrite azúcar, entonces:
1. Si la masa fundida se solidifica lentamente, con calma, las partículas se recogen en filas uniformes y se forman cristales. Así es como se obtiene el azúcar granulada o azúcar en terrones;
2. Si el enfriamiento ocurre muy rápidamente, entonces las partículas no tienen tiempo para acumularse en filas regulares y la masa fundida se solidifica no cristalina. Entonces, si vierte azúcar fundida en agua fría o en un platillo muy frío, se forma azúcar dulce, azúcar no cristalina.
¡Maravilloso!
Con el tiempo, una sustancia no cristalina puede "renacer" o, más precisamente, cristalizar, las partículas que contiene se recogen en filas regulares.
Solo el período para diferentes sustancias es diferente: para el azúcar es de varios meses y para la piedra es de millones de años.
Deje reposar la piruleta durante dos o tres meses, se cubrirá con una costra suelta. Míralo con una lupa: son pequeños cristales de azúcar. Los cristales comenzaron a crecer en el azúcar no cristalino. Espere unos meses más, y no solo la corteza, sino todo el caramelo cristalizará.
Incluso nuestro vidrio de ventana ordinario puede cristalizar. El vidrio muy viejo a veces se vuelve completamente turbio, porque se forma una masa de pequeños cristales opacos.
En las fábricas de vidrio, a veces se forma una "cabra" en el horno, es decir, un trozo de cristal. Este vidrio cristalino es muy duradero, es más fácil destruir un horno que sacar a la obstinada "cabra" de él.
Después de examinarlo, los científicos han creado un nuevo material de vidrio muy duradero: sitall. Es un material cristalino de vidrio obtenido como resultado de la cristalización masiva del vidrio.
¡Curioso!
Pueden existir diferentes formas de cristal la misma sustancia.
Por ejemplo, carbono.
Grafito es carbono cristalino. Los ejes de los lápices están hechos de grafito y dejan una marca en el papel cuando se presionan ligeramente. La estructura del grafito está estratificada. Las capas de grafito se mueven fácilmente, por lo que las escamas de grafito se adhieren al papel cuando escribe.
Pero hay otra forma de carbono cristalino: diamante.
Junto con los sólidos cristalinos, se encuentran los sólidos amorfos. A diferencia de los cristales, los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto en la disposición de los átomos. Solo los átomos más cercanos, los vecinos, están dispuestos en algún orden. Pero
no existe una repetibilidad estricta en todas las direcciones del mismo elemento estructural, que es característica de los cristales, en los cuerpos amorfos.
A menudo, la misma sustancia puede estar tanto en estado cristalino como amorfo. Por ejemplo, el cuarzo puede ser cristalino o amorfo (sílice). La forma cristalina del cuarzo se puede representar esquemáticamente como una red de hexágonos regulares (Fig. 77, a). La estructura amorfa del cuarzo también tiene forma de celosía, pero de forma irregular. Junto con los hexágonos, contiene pentágonos y heptágonos (Fig. 77, b).
Propiedades de los cuerpos amorfos. Todos los cuerpos amorfos son isotrópicos: sus propiedades físicas son las mismas en todas las direcciones. Los cuerpos amorfos incluyen vidrio, muchos plásticos, resina, colofonia, azúcar de caramelo, etc.
Bajo influencias externas, los cuerpos amorfos exhiben propiedades elásticas, como los sólidos, y fluidez, como los líquidos. Con impactos a corto plazo (impactos), se comportan como un cuerpo sólido y, con un impacto fuerte, se parten en pedazos. Pero con una exposición muy prolongada, fluyen cuerpos amorfos. Por ejemplo, un trozo de resina se esparce gradualmente sobre una superficie dura. Los átomos o moléculas de cuerpos amorfos, como las moléculas de un líquido, tienen un cierto tiempo de oscilación de "vida establecida" alrededor de la posición de equilibrio. Pero a diferencia de los líquidos, este tiempo es muy largo para ellos. En este sentido, los cuerpos amorfos están cerca de los cristalinos, ya que raramente ocurren saltos atómicos de una posición de equilibrio a otra.
A bajas temperaturas, los cuerpos amorfos se parecen a los sólidos en sus propiedades. Casi no tienen fluidez, pero a medida que aumenta la temperatura, se ablandan gradualmente y sus propiedades se acercan cada vez más a las propiedades de los líquidos. Esto se debe a que, a medida que aumenta la temperatura, los saltos de átomos desde una posición se vuelven gradualmente más frecuentes.
equilibrio con otra cosa. Los cuerpos amorfos, a diferencia de los cristalinos, no tienen un punto de fusión definido.
Física del estado sólido. Todas las propiedades de los sólidos (cristalinos y amorfos) se pueden explicar sobre la base del conocimiento de su estructura atómico-molecular y las leyes de movimiento de las moléculas, átomos, iones y electrones que componen los sólidos. Los estudios de las propiedades de los sólidos se unen en una gran área de la física moderna: la física del estado sólido. El desarrollo de la física del estado sólido se ve estimulado principalmente por las necesidades de la tecnología. Aproximadamente la mitad de los físicos del mundo trabajan en el campo de la física del estado sólido. Por supuesto, los logros en esta área son impensables sin un conocimiento profundo de todas las demás ramas de la física.
1. ¿Cuál es la diferencia entre cuerpos cristalinos y amorfos? 2. ¿Qué es la anisotropía? 3. Dar ejemplos de cuerpos monocristalinos, policristalinos y amorfos. 4. ¿Cuál es la diferencia entre las dislocaciones de los bordes y las dislocaciones de los tornillos?