Аморфното твърдо вещество е твърдо вещество, чиито атоми не са в правилен кристален модел. Думата аморфна идва от гръцката дума ámorphos, което означава „безформен“.
Когато материята е в твърда форма, тя може да приеме формата на аморфно твърдо вещество в зависимост от нейната молекулярна структура и как е охладена. Примерите за аморфни твърди вещества включват стъкло, пластмаса и гел, въпреки че повечето материали могат да бъдат намерени или направени аморфни чрез обработка.
Твърди вещества и състояния на материята
Има три основни състояния на материята: твърдо състояние, течно състояние и газообразно състояние. Газовете приемат формата и обема на контейнера си, течностите поддържат обем, но приемат формата на контейнера си, а твърдите вещества държат собствената си форма и обем.
Когато твърдото вещество се нагрява до точката си на топене, то става течност, а когато течността се нагрява до точката си на кипене, става газ. Процесът работи и обратно: Когато газът се охлади, той се кондензира до течност, а когато течността се охлади, замръзва в твърдо вещество.
Аморфните твърди вещества споделят някои прилики с течности, тъй като течностите също нямат правилна атомна или молекулярна структура; всъщност в аморфните твърди вещества границата между твърдо вещество и течност не е добре дефинирана, което прави невъзможно те да имат точни точки на топене. Повечето аморфни твърди вещества все още държат собствената си форма и обем, дори с неподредена структура.
Различни видове твърди вещества
Твърдите вещества могат да бъдат класифицирани в два типа въз основа на различните им основни структури. В зависимост от това дали тяхната структура е правилна или неподредена, те могат да бъдат кристални твърди вещества или некристални аморфни материали.
Почти всеки материал може да стане аморфен, ако се охлади достатъчно бързо от течната си фаза, но някои материалите са естествено аморфни, тъй като техните съставни атоми или молекули не могат да се съберат заедно в редовен модел. Други материали са аморфни, тъй като съдържат дефекти или примеси, които нарушават създаването на стабилна решетка.
Кристалните твърди вещества имат своите молекули или атоми, подредени в повтарящ се модел, наречен a решетъчна структура. Най-малката повтаряща се единица от тази решетъчна структура се нарича единична клетка. Те са най-често срещаният тип твърдо вещество. Когато се счупят, често го правят в плоски лица и геометрични фигури.
Аморфните твърди вещества нямат далечен ред. Това означава, че моделът на атомите или молекулите на едно място в твърдото вещество ще изглежда напълно различен от модела в друга част на твърдото вещество. Повечето аморфни твърди вещества обаче имат ред от малък обсег: Картина на много малка част от твърдото вещество на молекулярно ниво всъщност може да изглежда подредена!
Свойства на аморфните твърди вещества
Както споменахме, аморфните твърди вещества нямат специфични точки на топене, тъй като няма ясно очертание между тяхната течна фаза и аморфната твърда фаза. Тъй като разстоянието между съседните атоми или молекули варира в целия материал, топлинната енергия не се движи през него равномерно, което означава, че бавно омеква в широк температурен диапазон, вместо да се топи при една температура.
Аморфните твърди вещества се разбиват в извити или неправилни повърхности поради липсата им на вътрешна структура: Представете си разлика между повърхността на счупен кварцов кристал (кристален) и счупено парче обсидиан (аморфен). Това често прави счупени аморфни твърди вещества, като обсидиан и стъкло, много остър.
Рентгеновата дифракция е често срещан метод за идентифициране на кристални материали. Той работи, като разглежда модела на отразена или пречупена светлина от нормалния модел на атомите в материала. Не работи обаче при аморфни твърди вещества, които нямат редовен модел, с който да ги идентифицират.
Примери за аморфни твърди вещества
Общите аморфни твърди вещества включват каучук, пластмаса и стъкло, въпреки че тънките филми също често се изследват за техните аморфни фази. Памукът също е пример за аморфно твърдо вещество, както и обсидианът (който също може да се счита за чаша).