Аморфни вещества. Кристално и аморфно състояние на материята. Използването на аморфни вещества

Мислили ли сте някога кои мистериозни аморфни вещества са? В структурата те се различават както от твърдо, така и от течно. Факт е, че такива тела са в специално кондензирано състояние, което има само ред с малък обсег. Примери за аморфни вещества - смола, стъкло, кехлибар, каучук, полиетилен, поливинилхлорид (любимите ни пластмасови прозорци), различни полимери и други. Това са твърди вещества, които нямат кристална решетка. Все още им е възможно да носят уплътнителен восък, различни лепила, ебонит и пластмаси.

Необичайни свойства на аморфните вещества

По време на разцепването в аморфни тела няма образувани лица. Частиците са напълно нередовни и са близо една до друга. Те могат да бъдат много дебели или вискозни. Как влияят външните влияния върху тях? Под влияние на различни температури телата стават течност, като течности, и същевременно доста еластични. В случай, когато външният ефект не продължи дълго, веществата от аморфната структура могат да се разцепят на парчета при мощна атака. Дългосрочното влияние отвън води до факта, че те просто текат.

Опитайте се да извършите малък експеримент у дома с използването на смола. Поставете я на твърда повърхност и ще забележите, че тя започва да протича гладко. Точно така, това е аморфно вещество! Скоростта зависи от температурата. Ако е много висока, смолата ще тече много по-бързо.

Какво друго е типично за такива тела? Те могат да приемат всякаква форма. Ако аморфните вещества под формата на малки частици са поставени в съд, например в кана, те също ще бъдат под формата на съд. Те също са изотропни, т.е. те показват същото физични свойства във всички посоки.

Топене и преход към други държави. Метал и стъкло

Аморфното състояние на веществото не предполага поддържането на определена температура. При ниски параметри тялото замръзва, при високи температури се топи. Между другото, степента на вискозитет на такива вещества също зависи от това. Ниската температура насърчава намален вискозитет, висока, напротив, тя се увеличава.

За веществата от аморфния тип може да се отдели още една особеност: преход към кристално състояние и спонтанно. Защо се случва това? Вътрешната енергия в кристалното тяло е много по-малка, отколкото в аморфната. Можем да видим това на примера на стъклените продукти - с течение на времето очите се замъгляват.

Метално стъкло - какво е това? Металът може да бъде отстранен от кристалната решетка по време на топенето, т.е. да се направи веществото на аморфната структура стъкловидно. По време на втвърдяване с изкуствено охлаждане кристалната решетка отново се оформя. Аморфният метал просто има невероятна устойчивост на корозия. Например, тялото на автомобила, направено от него, няма да се нуждае от различни покрития, тъй като няма да бъде подложено на спонтанно унищожаване. Аморфното вещество е тяло, чиято атомна структура има безпрецедентна сила, което означава, че аморфен метал може да се използва във всяка индустрия.

Кристална структура на веществата

За да имате добро разбиране на характеристиките на металите и да можете да работите с тях, трябва да имате познания за кристалната структура на определени вещества. Производството на метални изделия и металургичната промишленост не би могло да се развие, ако хората нямат известни познания за промените в структурата на сплавите, технологичните методи и характеристиките на изпълнението.

Четири състояния на материята

Известно е, че има четири състояния на агрегати: твърди, течни, газообразни, плазмени. Твърдите аморфни вещества могат също да бъдат кристални. С тази структура може да се наблюдава пространствена периодичност при подреждането на частиците. Тези частици в кристалите могат да извършват периодично движение. Във всички тела, които наблюдаваме в газообразно или течно състояние, може да се наблюдава движението на частиците под формата на хаотично разстройство. Аморфните твърди вещества (например метали в кондензирано състояние: ебонит, стъклени продукти, смоли) могат да бъдат наречени замразени течности, тъй като те имат характерна особеност като вискозитет, когато променят формата си.

Разликата между аморфните тела от газове и течности

Проявите на пластичност, еластичност и втвърдяване при деформация са присъщи на много тела. Кристалните и аморфните вещества имат повече от тези характеристики, докато течностите и газовете нямат тези свойства. Но можете да видите, че те допринасят за еластична промяна на обема.

Кристални и аморфни вещества. Механични и физични свойства

Какви са кристалните и аморфните вещества? Както бе споменато по-горе, телата, които имат огромен коефициент на вискозитет, могат да се нарекат аморфни, а тяхната течливост е невъзможна при обикновени температури. Но високата температура, напротив, им позволява да бъдат течност, като течност.

Абсолютно други са вещества от кристален тип. Тези твърди вещества могат да имат свои собствени точка на топене, което зависи от външното налягане. Производството на кристали е възможно, ако течността се охлади. Ако не предприемете определени мерки, можете да забележите, че в течно състояние започват да се появяват различни центрове за кристализация. Регионът около тези центрове създава солидна среда. Много малки кристали започват да се обединяват помежду си по нерационален начин и се получава така нареченият поликристал. Такова тяло е изотропно.

Характеристики на веществата

Какво определя физическите и механичните характеристики на телата? Важни са атомните връзки, както и вида кристална структура. Кристалите тип йон се характеризират с йонни връзки, което означава плавен преход от един атом към друг. В този случай се образуват позитивно и отрицателно заредени частици. Можем да наблюдаваме йонната връзка на един прост пример - такива характеристики са характерни за различни оксиди и соли. Друга особеност на йонните кристали е ниската проводимост на топлината, но нейните стойности могат значително да се увеличат при загряване. В възлите на кристалната решетка е възможно да се видят различни молекули, които се отличават със силна атомна връзка.

Много минерали, които срещаме навсякъде в природата, имат кристална структура. И аморфното състояние на материята е и природата в нейната чиста форма. Само в този случай тялото е нещо безформено, но кристалите могат да приемат формата на красива полиhedra с присъствието на плоски лица, а също така да образуват нови изненадващи красота и чистота на твърдите вещества.

Какви са кристалите? Аморфно-кристална структура

Формата на тези тела е постоянна за определена връзка. Например, берилът винаги прилича на шестоъгълна призма. Прекарайте малко експеримент. Вземете малка кристална куб-сол (купа) и я сложете в специално разтворено, възможно най-наситено, с една и съща сол. С течение на времето ще забележите, че това тяло е останало непроменено - то отново е под формата на куб или сфера, която е присъща на кристалите на солта.

Аморфно-кристални вещества - Това са тела, които могат да съдържат както аморфни, така и кристални фази. Какво влияе върху свойствата на материалите от такава структура? Основно различно съотношение на обема и различно местоположение във връзка един с друг. Често срещани примери за такива вещества са материалите от керамика, порцелан, систал. От таблицата на свойствата на материалите с аморфно-кристална структура става известно, че порцеланът съдържа максималния процент на стъклената фаза. Индикаторите варират в рамките на 40-60%. Най-ниското съдържание, което виждаме при примера на каменните отливки - по-малко от 5%. В същото време по-висока абсорбция на водата ще бъде в керамичната плочка.

Както е известно, такива индустриални материали като порцелан, керамични плочки, каменни отливки и ситални, са аморфно-кристални вещества, защото съдържат стъкловидни фази и същевременно кристали в състава си. Трябва да се отбележи, че свойствата на материалите не зависят от съдържанието на стъклените фази в него.

Аморфни метали

Използването на аморфни вещества се извършва най-активно в областта на медицината. Например, бързо охлаждан метал се използва активно в хирургията. Благодарение на свързаните с това събития много хора успяха да се движат независимо след тежки наранявания. Въпросът е, че веществото на аморфната структура е отличен биоматериал за имплантиране в костите. Получени специални винтове, плочи, щифтове, щифтове се въвеждат при тежки фрактури. По-рано в операцията за такива цели се използват стомана и титан. Едва по-късно се забелязва, че аморфните вещества се разтварят много бавно в тялото и това изненадващо свойство дава възможност за възстановяване на костните тъкани. Впоследствие веществото се заменя с кост.

Приложение на аморфни вещества в метрологията и прецизната механика

Точната механика се основава точно на точността и затова се нарича. Особено важна роля в тази индустрия, както и в метрологията, се изиграват от свръх точните показатели на измервателните уреди, което ни позволява да постигнем използването на аморфни тела в устройства. Благодарение на прецизните измервания се извършват лабораторни и научни изследвания в институти в областта на механика и физика, получават се нови подготовки, научните познания се подобряват.

полимери

Друг пример за използването на аморфни вещества са полимерите. Те могат бавно да преминат от твърдо състояние към течност, докато кристалните полимери се характеризират с точка на топене, а не с температура на омекване. Какво е физичното състояние на аморфните полимери? Ако дадете тези вещества на ниска температура, можете да видите, че те ще бъдат в стъкловидно състояние и ще покажат свойствата на твърдите вещества. Постепенното нагряване допринася за това, че полимерите започват да преминават в състояние на повишена еластичност.

Аморфните вещества, примери за които току-що сме дали, се използват интензивно в промишлеността. Супереластичното състояние позволява на полимерите да се деформират произволно, но това състояние се постига благодарение на повишената гъвкавост на връзките и молекулите. По-нататъшното увеличаване на температурните индекси води до факта, че полимерът придобива още по-еластични свойства. Тя започва да се превръща в специална течност и вискозно състояние.

Ако оставите ситуацията непроменена и не предотвратите по-нататъшно повишаване на температурата, полимерът ще претърпи унищожаване, т.е. унищожаване. Вискозното състояние показва, че всички връзки на макромолекулата са много мобилни. Когато полимерната молекула тече, връзките не само се изправя, но и силно се сближават един с друг. Интермолекулното действие превръща полимера в твърдо вещество (гума). Този процес се нарича механичен стъклен преход. Полученото вещество се използва за производството на филми и влакна.

Въз основа на полимери могат да се получат полиамиди, полиакрилонитрили. За да се направи полимерен филм, е необходимо да се натиснат полимерите през дюзите, които имат отвор с отвори и се поставят върху лентата. По този начин се произвеждат опаковъчни материали и основи за магнитни ленти. Полимерите също така включват различни лакове (образуване на пяна в органичен разтворител), лепила и други материали за закрепване, композити (полимерна основа с пълнител), пластмаси.

Области на приложение на полимери

Такива аморфни вещества са твърдо установени в нашия живот. Те се прилагат навсякъде. Те включват:

1. Различни основи за производство на лакове, лепила, пластмасови изделия (фенол-формалдехидни смоли).

2. Еластомери или синтетични каучуци.

3. Електрически изолационен материал - поливинилхлорид или всички известни PVC пластмасови прозорци. Той е устойчив на пожари, тъй като се счита за огнеупорен, има повишена механична якост и електрически изолационни свойства.

4. Полиамид - вещество с много висока якост, устойчивост на износване. Той има високи диелектрични характеристики.

5. Плексиглас или полиметилметакрилат. Можем да я приложим в областта на електротехниката или да я използваме като материал за конструкции.

6. Флуоропластичен или политетрафлуороетилен е известен диелектрик, който не проявява свойства на разтваряне в разтворители от органичен произход. Широкият температурен диапазон и добрите диелектрични свойства му позволяват да се използва като хидрофобен или антифрикционен материал.

7. Полистирол. Този материал не се влияе от киселини. Той, както и флуоропластика и полиамид, може да се счита за диелектрик. Много устойчив на механичен стрес. Полистиролът се използва универсално. Например, тя се е доказала като структурен и електроизолационен материал. Използва се в електротехниката и радиотехниката.

8. Вероятно най-известният полимер за нас е полиетилен. Материалът показва устойчивост под въздействието на агресивна среда, абсолютно не преминава влага. Ако опаковката е направена от полиетилен, не може да се страхувате, че съдържанието ще се влоши под влияние на силен дъжд. Полиетиленът също е диелектрик. Неговото приложение е широкообхватно. Произвежда тръбни структури, различни електрически продукти, изолационни филми, кутии за кабели за телефонни и електрически кабели, части за радио и друго оборудване.

9. Поливинилхлоридът е силно полимерно вещество. Той е синтетичен и термопластичен. Има молекулярна структура, която е асиметрична. Почти не преминава вода и се прави чрез пресоване чрез щамповане и чрез формоване. Поливинилхлоридът се използва най-често в електрическата промишленост. Основава се на създаването на различни топлоизолационни маркучи и маркучи за химическа защита, банкови батерии, изолационни ръкави и уплътнения, жици и кабели. Поливинилхлорид също е отличен заместител на вредния олово. Той не може да се използва като високочестотни схеми под формата на диелектрик. И всичко това поради факта, че в този случай диелектричните загуби ще бъдат високи. Има висока проводимост.