Ένα άμορφο στερεό είναι ένα στερεό του οποίου τα άτομα δεν είναι σε κανονικό κρυσταλλικό σχέδιο. Η λέξη άμορφη προέρχεται από την ελληνική λέξη «άμορφο», που σημαίνει «άμορφο».
Όταν η ύλη είναι σε στερεή μορφή, μπορεί να έχει τη μορφή άμορφου στερεού ανάλογα με τη μοριακή του δομή και τον τρόπο ψύξης. Παραδείγματα άμορφων στερεών περιλαμβάνουν γυαλί, πλαστικό και γέλη, αν και τα περισσότερα υλικά μπορούν είτε να βρεθούν είτε να γίνουν άμορφα μέσω επεξεργασίας.
Στερεά και κράτη ύλης
Υπάρχουν τρεις κύριες καταστάσεις της ύλης: στερεά κατάσταση, υγρή κατάσταση και αέρια κατάσταση. Τα αέρια έχουν το σχήμα και τον όγκο του δοχείου τους, τα υγρά διατηρούν όγκο αλλά έχουν το σχήμα του δοχείου τους και τα στερεά διατηρούν το δικό τους σχήμα και όγκο.
Όταν ένα στερεό θερμαίνεται στο σημείο τήξης του, γίνεται υγρό και όταν ένα υγρό θερμαίνεται στο σημείο βρασμού του, γίνεται αέριο. Η διαδικασία λειτουργεί επίσης αντίστροφα: Όταν ένα αέριο ψύχεται, συμπυκνώνεται σε ένα υγρό και όταν ένα υγρό ψύχεται, παγώνει σε ένα στερεό.
Τα άμορφα στερεά μοιράζονται μερικά ομοιότητες με υγρά, στο ότι τα υγρά επίσης δεν έχουν κανονική ατομική ή μοριακή δομή. Στην πραγματικότητα, στα άμορφα στερεά, η γραμμή μεταξύ στερεού και υγρού δεν είναι καλά καθορισμένη, καθιστώντας αδύνατο για αυτούς να έχουν ακριβή σημεία τήξεως. Τα περισσότερα άμορφα στερεά διατηρούν ακόμα το δικό τους σχήμα και όγκο, ακόμη και με μια διαταραγμένη δομή.
Διαφορετικοί τύποι στερεών
Τα στερεά μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους με βάση τις διαφορετικές θεμελιώδεις δομές τους. Ανάλογα με το αν η δομή τους είναι κανονική ή διαταραγμένη, μπορεί να είναι κρυσταλλικά στερεά ή μη κρυσταλλικά άμορφα υλικά.
Σχεδόν οποιοδήποτε υλικό μπορεί να γίνει άμορφο εάν ψύχεται αρκετά γρήγορα από την υγρή του φάση, αλλά μερικά τα υλικά είναι φυσικά άμορφα επειδή τα συστατικά τους άτομα ή μόρια δεν μπορούν να ταιριάζουν μαζί σε κανονικό πρότυπο. Άλλα υλικά είναι άμορφα επειδή περιέχουν ελαττώματα ή ακαθαρσίες που διαταράσσουν τη δημιουργία ενός σταθερού πλέγματος.
Τα κρυσταλλικά στερεά έχουν τα μόρια ή τα άτομα τους διατεταγμένα σε ένα επαναλαμβανόμενο σχέδιο, που ονομάζεται α δομή δικτυωτού πλέγματος. Η μικρότερη επαναλαμβανόμενη μονάδα αυτής της δομής δικτυωτού πλέγματος ονομάζεται κελί μονάδας. Είναι ο πιο κοινός τύπος στερεού. Όταν σπάνε, το κάνουν συχνά σε επίπεδες όψεις και γεωμετρικά σχήματα.
Τα άμορφα στερεά δεν έχουν σειρά μεγάλης εμβέλειας. Αυτό σημαίνει ότι το μοτίβο ατόμων ή μορίων σε ένα μέρος του στερεού θα φαίνεται εντελώς διαφορετικό από το σχέδιο σε άλλο μέρος του στερεού. Ωστόσο, τα περισσότερα άμορφα στερεά έχουν σειρά μικρής εμβέλειας: Μια εικόνα ενός πολύ μικρού μέρους του στερεού σε μοριακό επίπεδο μπορεί στην πραγματικότητα να φαίνεται διατεταγμένη!
Ιδιότητες των άμορφων στερεών
Όπως αναφέρθηκε, τα άμορφα στερεά δεν έχουν συγκεκριμένα σημεία τήξης επειδή δεν υπάρχει σαφής οριοθέτηση μεταξύ της υγρής τους φάσης και της άμορφης στερεάς φάσης. Δεδομένου ότι η απόσταση μεταξύ γειτονικών ατόμων ή μορίων ποικίλλει σε ολόκληρο το υλικό, η θερμική ενέργεια δεν κινείται μέσω αυτού ομοιόμορφα, που σημαίνει ότι μαλακώνει αργά σε ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών αντί να λιώνει σε μία θερμοκρασία.
Άμορφα στερεά σπάζουν σε καμπύλες ή ακανόνιστες επιφάνειες λόγω της έλλειψης εσωτερικής δομής: Φανταστείτε το διαφορά μεταξύ της επιφάνειας ενός σπασμένου κρυστάλλου χαλαζία (κρυσταλλικού) και ενός σπασμένου κομματιού οψιδιανού (άμορφος). Αυτό συχνά δημιουργεί σπασμένα άμορφα στερεά, όπως οψιδιανό και γυαλί, πολυ κοφτερο.
Η περίθλαση ακτίνων Χ είναι μια κοινή μέθοδος αναγνώρισης κρυσταλλικών υλικών. Λειτουργεί εξετάζοντας το μοτίβο του ανακλώμενου ή διαθλασμένου φωτός από το κανονικό μοτίβο ατόμων στο υλικό. Δεν λειτουργεί, ωστόσο, σε άμορφα στερεά, τα οποία δεν έχουν τακτικό σχέδιο για να ταυτοποιήσουν.
Παραδείγματα άμορφων στερεών
Τα κοινά άμορφα στερεά περιλαμβάνουν καουτσούκ, πλαστικό και γυαλί, αν και λεπτές μεμβράνες μελετώνται επίσης συχνά για τις άμορφες φάσεις τους. Το μαλλί της γριάς είναι επίσης ένα παράδειγμα άμορφου στερεού, όπως και οψιδιανός (που μπορεί επίσης να θεωρηθεί ποτήρι).