Amorfne tahke aine on tahke aine, mille aatomid ei ole korrapärase kristallmustriga. Sõna amorfne tuleb kreekakeelsest sõnast ámorphos, mis tähendab "vormitu".
Kui aine on tahkel kujul, võib see olla amorfse tahke ainena, sõltuvalt selle molekulaarsest struktuurist ja jahutamisest. Amorfsete tahkete ainete hulka kuuluvad klaas, plastik ja geel, kuigi enamikku materjale võib kas leida või töötlemise teel amorfseks muuta.
Tahked ained ja aineseisundid
Aine on kolm peamist olekut: tahke olek, vedel olek ja gaasiline olek. Gaasid võtavad mahuti kuju ja mahu, vedelikud säilitavad mahtu, kuid võtavad mahuti kuju ning tahked ained hoiavad oma kuju ja mahtu.
Tahke aine kuumutamisel sulamistemperatuurini muutub see vedelikuks ja vedeliku keemiseni kuumutamisel gaasiks. Protsess töötab ka vastupidiselt: gaasi jahutamisel kondenseerub see vedelikuks ja vedeliku jahutamisel külmub tahkeks.
Amorfsed tahked ained jagavad mõnda sarnasused vedelikega, kuna vedelikud ei ole samuti korrapärase aatomi ega molekulaarstruktuuriga; tegelikult ei ole amorfsetes tahketes tahkete ja vedelate vaheline piir täpselt määratletud, mistõttu nende täpsed sulamistemperatuurid on võimatud. Enamikul amorfsetest tahketest ainetest on oma kuju ja maht isegi korrapäratu struktuuriga.
Erinevat tüüpi tahked ained
Tahkeid aineid saab nende põhistruktuuride põhjal jagada kahte tüüpi. Sõltuvalt sellest, kas nende struktuur on korrapärane või ebakorrapärane, võivad need olla kristalsed tahked ained või mittekristallilised amorfsed materjalid.
Peaaegu iga materjali saab muuta amorfseks, kui seda jahutatakse vedelast faasist piisavalt kiiresti, kuid mõnda materjalid on looduslikult amorfsed, kuna nende koostisosad aatomid või molekulid ei mahu tavalisse kokku muster. Muud materjalid on amorfsed, kuna need sisaldavad defekte või lisandeid, mis häirivad stabiilse võre loomist.
Kristalliliste tahkete ainete molekulid või aatomid on paigutatud korduva mustrina, mida nimetatakse a võre struktuur. Selle võre struktuuri väikseimat korduvat üksust nimetatakse ühikrakuks. Need on kõige levinumad tahked ained. Kui nad purunevad, teevad nad seda sageli lamedate nägude ja geomeetriliste kujunditena.
Amorfsetel tahketel ainetel ei ole kauglevi järjekorda. See tähendab, et tahkise ühe koha aatomite või molekulide muster näeb välja täiesti erinev tahke aine teise osa mustrist. Enamikul amorfsetest tahketest ainetest on siiski lühikese leviala järjekord: pilt tahkest ainest väga väikesest osast molekulaarsel tasemel võib tegelikult välja näha järjestatud!
Amorfsete tahkete ainete omadused
Nagu mainitud, ei ole amorfsetel tahketel ainetel spetsiifilisi sulamistemperatuure, kuna nende vedelfaasi ja amorfse tahke faasi vahel pole selget piiri. Kuna naaber aatomite või molekulide vaheline kaugus varieerub kogu materjali ulatuses, siis soojusenergia ei liigu läbi selle ühtlaselt, mis tähendab, et see pehmeneb aeglaselt laias temperatuurivahemikus, mitte sulab ühel temperatuuril.
Amorfsed tahked ained lagunevad kõverateks või ebaregulaarseteks pindadeks nende sisemise struktuuri puudumise tõttu: Kujutage ette purustatud kvartskristalli (kristalliline) ja murtud obsidiaanitüki pinna erinevus (amorfne). See muudab sageli purustatud amorfseid tahkeid aineid, näiteks obsidiaan ja klaas, väga terav.
Röntgendifraktsioon on tavaline meetod kristalliliste materjalide tuvastamiseks. See toimib, kui vaadata materjali peegeldunud või murdunud valguse mustrit tavapärasest aatomimustrist. See ei tööta aga amorfsetel tahketel ainetel, millel puudub korrapärane muster, millega neid identifitseerida.
Näited amorfsetest tahketest ainetest
Tavaliste amorfsete tahkete ainete hulka kuuluvad kumm, plast ja klaas, kuigi õhukesi kilesid uuritakse ka nende amorfsete faaside osas. Ka suhkruvatt on näide amorfsest tahkest ainest, nagu ka obsidiaan (mida võib pidada ka klaasiks).