Atšķirībā no kristāliskām cietām vielām, daļiņu izvietojumā amorfā ķermenī nav stingras kārtības.
Lai gan amorfās cietās vielas spēj saglabāt savu formu, tām nav kristāla režģa. Zināma likumsakarība ir novērojama tikai kaimiņos esošajām molekulām un atomiem. Šo pasūtījumu sauc īstermiņa pasūtījums . Tas neatkārtojas visos virzienos un nepaliek lielos attālumos, kā tas ir ar kristāliskiem ķermeņiem.
Amorfo ķermeņu piemēri ir stikls, dzintars, mākslīgie sveķi, vasks, parafīns, plastilīns utt.
Amorfo ķermeņu pazīmes
Atomi amorfos ķermeņos svārstās ap punktiem, kas atrodas nejauši. Tāpēc šo ķermeņu struktūra atgādina šķidrumu struktūru. Bet tajās esošās daļiņas ir mazāk kustīgas. To svārstību laiks līdzsvara stāvoklī ir ilgāks nekā šķidrumos. Arī atomu lēcieni uz citu pozīciju notiek daudz retāk.
Kā kristāliskas cietās vielas uzvedas karsējot? Tie sāk kust noteiktā laikā kušanas punkts. Un kādu laiku tie vienlaikus atrodas cietā un šķidrā stāvoklī, līdz visa viela ir izkususi.
Amorfiem ķermeņiem nav noteikta kušanas temperatūra. . Sildot tie nekūst, bet pamazām mīkstina.
Ielieciet plastilīna gabalu pie sildīšanas ierīces. Pēc kāda laika tas kļūs mīksts. Tas nenotiek uzreiz, bet gan noteiktā laika periodā.
Tā kā amorfo ķermeņu īpašības ir līdzīgas šķidrumu īpašībām, tos uzskata par pārdzesētiem šķidrumiem ar ļoti augstu viskozitāti (sacietējuši šķidrumi). Normālos apstākļos tie nevar plūst. Bet, sildot, tajos biežāk notiek atomu lēcieni, samazinās viskozitāte, un amorfie ķermeņi pakāpeniski mīkstina. Jo augstāka temperatūra, jo zemāka viskozitāte, un pakāpeniski amorfais ķermenis kļūst šķidrs.
Parastais stikls ir ciets amorfs ķermenis. To iegūst, kausējot silīcija oksīdu, soda un kaļķi. Karsējot maisījumu līdz 1400 apmēram C, iegūstam šķidru stiklveida masu. Šķidrais stikls atdzesējot nesastingst kā kristāliski ķermeņi, bet paliek šķidrums, kura viskozitāte palielinās un plūstamība samazinās. Parastos apstākļos tas mums šķiet ciets ķermenis. Bet patiesībā tas ir šķidrums, kam ir milzīga viskozitāte un plūstamība, kas ir tik maza, ka to diez vai var atšķirt ar īpaši jutīgiem instrumentiem.
Vielas amorfais stāvoklis ir nestabils. Laika gaitā no amorfā stāvokļa tas pakāpeniski pārvēršas kristāliskā stāvoklī. Šis process dažādās vielās notiek dažādos ātrumos. Mēs redzam, kā cukura kristāli pārklāj cukura konfektes. Tas neaizņem daudz laika.
Un, lai parastajā stiklā veidotos kristāli, jāpaiet daudz laika. Kristalizācijas laikā stikls zaudē spēku, caurspīdīgumu, kļūst duļķains un trausls.
Amorfo ķermeņu izotropija
Kristāliskām cietām vielām fizikālās īpašības atšķiras dažādos virzienos. Un amorfos ķermeņos tie ir vienādi visos virzienos. Šo fenomenu sauc izotropija .
Amorfs ķermenis vienādi vada elektrību un siltumu visos virzienos un vienādi lauž gaismu. Skaņa izplatās arī amorfos ķermeņos visos virzienos.
Mūsdienu tehnoloģijās tiek izmantotas amorfo vielu īpašības. Īpaši interesanti ir metālu sakausējumi, kuriem nav kristāliskas struktūras un kas ir amorfas cietas vielas. Tos sauc metāla brilles . To fizikālās, mehāniskās, elektriskās un citas īpašības atšķiras no līdzīgām parasto metālu īpašībām uz labo pusi.
Tātad medicīnā tiek izmantoti amorfie sakausējumi, kuru stiprums pārsniedz titāna izturību. Tos izmanto, lai izgatavotu skrūves vai plāksnes, kas savieno šķeltos kaulus. Atšķirībā no titāna stiprinājumiem šis materiāls pakāpeniski sadalās un laika gaitā tiek aizstāts ar kaula materiālu.
Augstas stiprības sakausējumus izmanto metāla griešanas instrumentu, veidgabalu, atsperu un mehānismu daļu ražošanā.
Japānā ir izstrādāts amorfs sakausējums ar augstu magnētisko caurlaidību. Izmantojot to transformatora serdeņos teksturētu transformatora tērauda loksņu vietā, virpuļstrāvas zudumus var samazināt par 20 reizēm.
Amorfajiem metāliem ir unikālas īpašības. Tos sauc par nākotnes materiālu.
Ciets ķermenis ir viens no četriem matērijas pamatstāvokļiem, izņemot šķidrumu, gāzi un plazmu. To raksturo struktūras stingrība un izturība pret formas vai tilpuma izmaiņām. Atšķirībā no šķidruma ciets priekšmets neplūst un nepieņem trauka formu, kurā tas ir ievietots. Cieta viela neizplešas, lai aizpildītu pieejamo tilpumu, kā to dara gāze.
Atomi cietā vielā ir cieši saistīti viens ar otru, ir sakārtotā stāvoklī kristāla režģa mezglos (tie ir metāli, parasts ledus, cukurs, sāls, dimants) vai ir izvietoti neregulāri, tiem nav stingras atkārtojamības. kristāla režģa struktūra (tie ir amorfi ķermeņi, piemēram, logu stikls, kolofonija, vizla vai plastmasa).
Kristāliskie ķermeņi
Kristāliskām cietām vielām vai kristāliem ir raksturīga iekšēja iezīme - struktūra kristāla režģa formā, kurā vielas atomi, molekulas vai joni ieņem noteiktu vietu.
Kristāla režģis noved pie īpašu plakanu virsmu esamības kristālos, kas atšķir vienu vielu no citas. Kad tiek pakļauts rentgena stariem, katrs kristāliskais režģis izstaro raksturīgu rakstu, ko var izmantot, lai identificētu vielu. Kristālu virsmas krustojas noteiktos leņķos, kas atšķir vienu vielu no citas. Ja kristāls ir sadalīts, tad jaunās sejas krustosies tajos pašos leņķos kā sākotnējā.
Piemēram, galēna - galena, pirīts - pirīts, kvarcs - kvarcs. Kristālu virsmas krustojas taisnā leņķī galenā (PbS) un pirītā (FeS 2), citos leņķos kvarcā.
Kristāla īpašības
- nemainīgs tilpums;
- pareiza ģeometriskā forma;
- anizotropija - mehānisko, gaismas, elektrisko un termisko īpašību atšķirība no virziena kristālā;
- labi definēta kušanas temperatūra, jo tā ir atkarīga no kristāliskā režģa regularitātes. Starpmolekulārie spēki, kas satur kopā cieto vielu, ir vienādi, un, lai vienlaikus pārtrauktu katru mijiedarbību, ir nepieciešams vienāds siltumenerģijas daudzums.
Amorfie ķermeņi
Amorfo ķermeņu piemēri, kuriem nav stingras kristāla režģa šūnu struktūras un atkārtojamības, ir: stikls, sveķi, teflons, poliuretāns, naftalīns, polivinilhlorīds.
Tiem ir divas raksturīgas īpašības: izotropija un noteiktas kušanas temperatūras neesamība.
Ar amorfo ķermeņu izotropiju saprot vielas fizikālo īpašību vienādību visos virzienos.
Amorfā cietā vielā attālums līdz kristāla režģa kaimiņu mezgliem un blakus esošo mezglu skaits mainās visā materiālā. Tāpēc, lai pārtrauktu starpmolekulāro mijiedarbību, ir nepieciešams atšķirīgs siltumenerģijas daudzums. Līdz ar to amorfās vielas plašā temperatūras diapazonā lēnām mīkstina un tām nav skaidras kušanas temperatūras.
Amorfo cieto vielu iezīme ir tāda, ka zemā temperatūrā tām ir cietvielu īpašības, un, palielinoties temperatūrai, - šķidrumu īpašības.
FIZIKA 8. KLASE
Ziņojums par tēmu:
"Amorfie ķermeņi. Amorfo ķermeņu kušana.
8. "b" klases skolnieks:
2009
amorfie ķermeņi.
Veiksim eksperimentu. Mums būs nepieciešams plastilīna gabals, stearīna svece un elektriskais kamīns. Vienādos attālumos no kamīna ielieciet plastilīnu un sveci. Pēc kāda laika daļa stearīna izkusīs (kļūs šķidra), bet daļa paliks cieta gabala formā. Plastilīns uz to pašu laiku tikai nedaudz mīkstinās. Pēc kāda laika viss stearīns izkusīs, un plastilīns pamazām “pielāgosies” virs galda virsmas, arvien vairāk mīkstinot.
Tātad ir ķermeņi, kas, izkusuši, nevis mīkstina, bet no cieta stāvokļa uzreiz pārvēršas šķidrumā. Šādu ķermeņu kušanas laikā vienmēr ir iespējams atdalīt šķidrumu no vēl neizkusušās (cietās) ķermeņa daļas. Šie ķermeņi ir kristālisks. Ir arī cietvielas, kuras karsējot pamazām mīkstina, kļūst arvien šķidrākas. Šādiem ķermeņiem nav iespējams norādīt temperatūru, kurā tie pārvēršas šķidrumā (kausē). Šos ķermeņus sauc amorfs.
Veiksim šādu eksperimentu. Iemetīsim stikla piltuvē sveķu vai vaska gabalu un atstājam siltā telpā. Apmēram pēc mēneša izrādīsies, ka vasks ir ieguvis piltuves formu un pat sācis no tās tecēt "strūklas" veidā (1. att.). Atšķirībā no kristāliem, kas saglabā savu formu gandrīz mūžīgi, amorfie ķermeņi ir šķidri pat zemā temperatūrā. Tāpēc tos var uzskatīt par ļoti bieziem un viskoziem šķidrumiem.
Amorfo ķermeņu uzbūve. Pētījumi, izmantojot elektronu mikroskopu, kā arī izmantojot rentgena starus, liecina, ka amorfos ķermeņos nav stingras kārtības to daļiņu izvietojumā. Paskatieties, 2. attēlā redzams daļiņu izvietojums kristāliskā kvarcā, bet labajā pusē - amorfajā kvarcā. Šīs vielas sastāv no tām pašām daļiņām - silīcija oksīda molekulām SiO 2.
Kvarca kristālisko stāvokli iegūst, ja izkausētu kvarcu atdzesē lēni. Ja kausējuma atdzišana ir ātra, tad molekulām nebūs laika "sakārtoties" sakārtotās rindās, un tiks iegūts amorfs kvarcs.
Amorfo ķermeņu daļiņas vibrē nepārtraukti un nejauši. Viņiem ir lielāka iespēja, nekā kristālu daļiņas, lēkt no vietas uz vietu. To veicina fakts, ka amorfo ķermeņu daļiņas nav vienlīdz blīvas: starp tām ir tukšumi.
Amorfo ķermeņu kristalizācija. Laika gaitā (vairākus mēnešus, gadus) amorfās vielas spontāni pārvēršas kristāliskā stāvoklī. Piemēram, cukurkonfektes vai svaigs medus, kas atstāts vienatnē siltā vietā, pēc dažiem mēnešiem kļūst necaurspīdīgs. Viņi saka, ka medus un konfektes ir "cukurotas". Lauzot konfekti vai ar karoti mērcējot medu, mēs patiešām redzam iegūtos cukura kristālus.
Amorfo ķermeņu spontāna kristalizācija liecina, ka vielas kristāliskais stāvoklis ir stabilāks par amorfo stāvokli. Starpmolekulārā teorija to izskaidro šādi. Starpmolekulārie pievilkšanās un atgrūšanas spēki liek amorfā ķermeņa daļiņām pārsvarā pārlēkt tur, kur ir tukšumi. Rezultātā notiek sakārtotāks daļiņu izvietojums nekā iepriekš, tas ir, veidojas polikristāls.
Amorfo ķermeņu kušana.
Paaugstinoties temperatūrai, palielinās atomu svārstību kustības enerģija cietā vielā un, visbeidzot, pienāk brīdis, kad saites starp atomiem sāk plīst. Šajā gadījumā cietais ķermenis pāriet šķidrā stāvoklī. Tādu pāreju sauc kušana. Pie fiksēta spiediena kušana notiek stingri noteiktā temperatūrā.
Siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai vielas masas vienību pārvērstu šķidrumā kušanas punktā, sauc par īpatnējo saplūšanas siltumu. λ .
Lai izkausētu vielu m Nepieciešamais siltuma daudzums ir:
Q = λ m .
Amorfo ķermeņu kušanas process atšķiras no kristālisko ķermeņu kušanas. Temperatūrai paaugstinoties, amorfie ķermeņi pamazām mīkstina, kļūst viskozi, līdz pārvēršas šķidrumā. Amorfajiem ķermeņiem, atšķirībā no kristāliem, nav noteiktas kušanas temperatūras. Amorfo ķermeņu temperatūra šajā gadījumā mainās nepārtraukti. Tas ir tāpēc, ka amorfās cietās vielās, tāpat kā šķidrumos, molekulas var pārvietoties viena pret otru. Sildot, to ātrums palielinās, attālums starp tiem palielinās. Tā rezultātā ķermenis kļūst mīkstāks un mīkstāks, līdz pārvēršas šķidrumā. Amorfo ķermeņu sacietēšanas laikā arī to temperatūra nepārtraukti pazeminās.
Kopā ar kristāliskām cietām vielām ir arī amorfas cietas vielas. Amorfajiem ķermeņiem, atšķirībā no kristāliem, nav stingras kārtības atomu izkārtojumā. Tikai tuvākie atomi - kaimiņi - ir sakārtoti kaut kādā secībā. Bet
amorfos ķermeņos nav stingras atkārtošanās visos virzienos vienam un tam pašam struktūras elementam, kas raksturīgs kristāliem.
Bieži vien viena un tā pati viela var būt gan kristāliskā, gan amorfā stāvoklī. Piemēram, kvarcs var būt gan kristāliskā, gan amorfā formā (silīcija dioksīds). Kvarca kristālisko formu shematiski var attēlot kā regulāru sešstūru režģi (77. att., a). Kvarca amorfajai struktūrai ir arī režģa forma, bet neregulāra forma. Kopā ar sešstūriem tajā ir piecstūri un septiņstūri (77. att., b).
Amorfo ķermeņu īpašības. Visi amorfie ķermeņi ir izotropi: to fizikālās īpašības visos virzienos ir vienādas. Pie amorfiem ķermeņiem pieder stikls, daudzas plastmasas, sveķi, kolofonija, cukurkonfektes utt.
Ārējās ietekmēs amorfiem ķermeņiem piemīt gan elastīgas īpašības, piemēram, cietām vielām, gan plūstamība, piemēram, šķidrumiem. Ar īslaicīgu triecienu (triecienu) tie uzvedas kā ciets ķermenis un ar spēcīgu triecienu sadalās gabalos. Bet ar ļoti ilgu ekspozīciju plūst amorfie ķermeņi. Tā, piemēram, sveķu gabals pakāpeniski izkliedējas pa cietu virsmu. Amorfo ķermeņu atomiem vai molekulām, tāpat kā šķidrām molekulām, ir noteikts "nogulsnētās dzīves" laiks - svārstību laiks ap līdzsvara stāvokli. Bet atšķirībā no šķidrumiem tiem ir ļoti ilgs laiks. Šajā ziņā amorfie ķermeņi ir tuvi kristāliskajiem, jo atomu lēcieni no vienas līdzsvara pozīcijas uz otru notiek reti.
Zemā temperatūrā amorfie ķermeņi pēc savām īpašībām atgādina cietus ķermeņus. Tiem gandrīz nav plūstamības, taču, paaugstinoties temperatūrai, tie pamazām mīkstina un to īpašības arvien vairāk tuvojas šķidrumu īpašībām. Tas ir tāpēc, ka, paaugstinoties temperatūrai, atomu lēcieni no vienas pozīcijas pakāpeniski kļūst biežāki.
līdzsvars uz citu. Amorfajiem ķermeņiem, atšķirībā no kristāliskajiem, nav noteiktas kušanas temperatūras.
Cietvielu fizika. Visas cieto vielu īpašības (kristāliskas un amorfas) var izskaidrot, pamatojoties uz zināšanām par to atomu un molekulāro struktūru un molekulu, atomu, jonu un elektronu kustības likumiem, kas veido cietās vielas. Cietvielu īpašību pētījumi ir apvienoti lielā mūsdienu fizikas jomā - cietvielu fizikā. Cietvielu fizikas attīstību galvenokārt stimulē tehnoloģiju vajadzības. Apmēram puse pasaules fiziķu strādā cietvielu fizikas jomā. Protams, sasniegumi šajā jomā nav iedomājami bez dziļām zināšanām par visām pārējām fizikas nozarēm.
1. Kā kristāliskie ķermeņi atšķiras no amorfajiem? 2. Kas ir anizotropija? 3. Sniedziet vienkristālu, polikristālisku un amorfu ķermeņu piemērus. 4. Kā malu dislokācijas atšķiras no skrūvējamām?
Amorfie ķermeņi
Amorfās vielas (ķermeņi)(no citas grieķu valodas. ἀ "ne-" un μορφή "tips, forma") - kristāliskām struktūrām raksturīgs kondensēts vielas stāvoklis, kura atomu struktūrai ir neliela diapazona kārtība un tai nav liela attāluma. Atšķirībā no kristāliem, stabili amorfās vielas nesacietē, veidojoties kristāliskām virsmām, un (ja tās nav pakļautas spēcīgākajai anizotropiskajai iedarbībai - piemēram, kompresijai vai elektriskajam laukam) ir īpašību izotropija, tas ir, tām nav atšķirīgas īpašības. dažādos virzienos. Un tiem nav noteiktas kušanas temperatūras: paaugstinoties temperatūrai, stabili amorfās vielas pakāpeniski mīkstina un virs stiklošanās temperatūras (T g) pāriet šķidrā stāvoklī. Vielas ar augstu kristalizācijas ātrumu, parasti ar (poli)kristālisku struktūru, bet stipri pārdzesētas, kad sacietē amorfā stāvoklī, pēc tam karsējot, neilgi pirms kausēšanas, pārkristalizē (cietā stāvoklī ar nelielu siltuma izdalīšanos) un pēc tam kūst kā parasts polikristālisks.
Tos iegūst ar lielu šķidra kausējuma sacietēšanas (dzesēšanas) ātrumu vai tvaiku kondensāciju uz pamatnes, kas ir ievērojami atdzisusi zem KAUŠANAS temperatūras (ne vārīšanās!) (jebkurš priekšmets). Faktiskā dzesēšanas ātruma (dT/dt) un raksturīgā kristalizācijas ātruma attiecība nosaka polikristālu īpatsvaru amorfajā tilpumā. Kristalizācijas ātrums ir vielas parametrs, kas vāji atkarīgs no spiediena un temperatūras (stipri tuvu kušanas temperatūrai). Un ļoti atkarīgs no kompozīcijas sarežģītības - metāliem daļu vai desmitu milisekunžu kārtībā; un brillēm istabas temperatūrā - simtiem un tūkstošiem gadu (vecas brilles un spoguļi kļūst duļķains).
Amorfo vielu elektriskās un mehāniskās īpašības ir tuvākas monokristāliem nekā polikristāliem, jo nav asu un ar piemaisījumiem stipri piesārņotu starpkristālu pāreju (robežu) ar bieži pilnīgi atšķirīgu ķīmisko sastāvu.
Daļēji amorfo stāvokļu nemehāniskās īpašības parasti ir starp amorfu un kristālisku, un tās ir izotropas. Tomēr asu starpkristālu pāreju neesamība ievērojami ietekmē elektriskās un mehāniskās īpašības, padarot tās līdzīgas amorfām.
Ārējās ietekmēs amorfām vielām piemīt gan elastīgas īpašības, piemēram, kristāliskas cietas vielas, gan plūstamība, piemēram, šķidrums. Tātad ar īslaicīgu ietekmi (triecienu) tie uzvedas kā cietas vielas un ar spēcīgu triecienu sadalās gabalos. Bet ar ļoti ilgu ekspozīciju (piemēram, stiepšanās) plūst amorfas vielas. Piemēram, sveķi (vai darva, bitumens) arī ir amorfa viela. Ja to sasmalcina mazās daļās un piepilda trauku ar iegūto masu, tad pēc kāda laika sveķi saplūdīs vienotā veselumā un iegūs trauka formu.
Atkarībā no elektriskajām īpašībām iedala amorfos metālus, amorfos nemetālus un amorfos pusvadītājus.
Skatīt arī
(novecojis termins)Wikimedia fonds. 2010 .
Skatiet, kas ir "amorfie ķermeņi" citās vārdnīcās:
Viss, kas tiek atzīts par reāli eksistējošu un aizņem kādu telpas daļu, tiek saukts par fizisko T. Jebkurš fiziskais T. veidojas no matērijas (skat. Vielu) un, saskaņā ar izplatītāko mācību, ir agregāts ... ... Enciklopēdiskā vārdnīca F.A. Brokhauss un I.A. Efrons
Cietvielu fizika ir kondensēto vielu fizikas nozare, kuras uzdevums ir aprakstīt cietvielu fizikālās īpašības no to atomu struktūras viedokļa. Tā intensīvi attīstījās 20. gadsimtā pēc kvantu mehānikas atklāšanas. ... ... Wikipedia
Organiskā pārdotā stāvokļa ķīmija ir cietvielu ķīmijas sadaļa, kas pēta visu veidu organisko cietvielu (OTT) ķīmiskos un fizikāli ķīmiskos aspektus, jo īpaši to sintēzi, struktūru, īpašības, ... ... Wikipedia
Kristālu fizika Kristālu kristalogrāfija Kristālu režģis Kristālu režģu veidi Difrakcija kristālos Apgrieztais režģis Vīgnera Seica šūna Briljuina zona Strukturālais bāzes faktors Atomu izkliedes faktors Saišu veidi ... ... Wikipedia
Fizikas nozare, kas pēta cietvielu uzbūvi un īpašības. Zinātniskie dati par cietvielu mikrostruktūru un to atomu fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām ir nepieciešami jaunu materiālu un tehnisko ierīču izstrādei. Fizika ... ... Collier enciklopēdija
- (cietvielu ķīmija), fizikas sekcija. ķīmija, pētot struktūru, sv va un metodes cietvielu iegūšanai c. X. t. t. ir saistīta ar cietvielu fiziku, kristalogrāfiju, mineraloģiju, fizikālo. chem. mehānika, mehāniskā ķīmija, radiācijas ķīmija, ir ... ... Ķīmiskā enciklopēdija
Cietvielu ķīmija ir ķīmijas nozare, kas pēta dažādus cietvielu vielu aspektus, jo īpaši to sintēzi, struktūru, īpašības, pielietojumu utt. Tās izpētes objekti ir kristāliski un amorfi, neorganiskie un organiskie ... ... Wikipedia
- (ISSP RAS) Starptautiskais nosaukums Cietvielu fizikas institūts, RAS Dibināts 1963. gadā direktors biedrs. K. V. ... Vikipēdija
Cietvielu fizikas institūts RAS (ISSP RAS) Starptautiskais nosaukums Cietvielu fizikas institūts, RAS Dibināts 1963. gada 15. februārī Direktora loceklis. korr. RAS V.V. Queder ... Wikipedia