Amorfinen kiinteä aine on kiinteä aine, jonka atomit eivät ole säännöllisen kiteisen mallin mukaisia. Sana amorfinen tulee kreikkalaisesta sanasta ámorphos, joka tarkoittaa "muodotonta".
Kun aine on kiinteässä muodossa, se voi olla amorfisen kiinteän aineen muodossa sen molekyylirakenteesta ja jäähdytystavasta riippuen. Esimerkkejä amorfisista kiinteistä aineista ovat lasi, muovi ja geeli, vaikka suurin osa materiaaleista voidaan joko löytää tai tehdä amorfisiksi prosessoinnin avulla.
Kiinteät aineet ja aineet
Aineella on kolme päätilaa: kiinteä tila, nestemäinen tila ja kaasumainen tila. Kaasut ottavat astiansa muodon ja tilavuuden, nesteet ylläpitävät tilavuutta, mutta ottavat astian muodon, ja kiinteät aineet pitävät oman muodonsa ja tilavuutensa.
Kun kiinteä aine kuumennetaan sulamispisteeseen, siitä tulee nestettä, ja kun neste kuumennetaan kiehumispisteeseen, siitä tulee kaasua. Prosessi toimii myös päinvastoin: Kun kaasu jäähdytetään, se kondensoituu nesteeksi ja kun neste jäähdytetään, se jäätyy kiinteäksi aineeksi.
Amorfiset kiinteät aineet jakavat joitain samankaltaisuudet nesteiden kanssa, että nesteillä ei myöskään ole säännöllistä atomi- tai molekyylirakennetta; itse asiassa amorfisissa kiinteissä aineissa kiinteän ja nestemäisen välinen viiva ei ole hyvin määritelty, mikä tekee niiden mahdottomaksi tarkan sulamispisteen. Suurimmalla osalla amorfisista kiintoaineista on edelleen oma muoto ja tilavuus, vaikka rakenteessa olisi häiriöitä.
Erilaiset kiinteät aineet
Kiinteät aineet voidaan luokitella kahteen tyyppiin niiden erilaisten perusrakenteiden perusteella. Riippuen siitä, onko niiden rakenne säännöllinen vai häiriötön, ne voivat olla kiteisiä kiinteitä aineita tai ei-kiteisiä amorfisia materiaaleja.
Lähes mistä tahansa materiaalista voidaan tehdä amorfinen, jos se jäähdytetään riittävän nopeasti nestefaasista, mutta jotkut materiaalit ovat luonnostaan amorfisia, koska niiden komponenttiatomit tai -molekyylit eivät sovi yhteen säännöllisesti kuvio. Muut materiaalit ovat amorfisia, koska ne sisältävät vikoja tai epäpuhtauksia, jotka häiritsevät vakaan hilan muodostumista.
Kiteisten kiintoaineiden molekyylit tai atomit on järjestetty toistuvaan malliin, jota kutsutaan a ristikon rakenne. Tuon hilarakenteen pienintä toistuvaa yksikköä kutsutaan yksikkö soluksi. Ne ovat yleisin kiinteiden aineiden tyyppi. Kun ne hajoavat, he tekevät sen usein tasaisina kasvoina ja geometrisina muotoina.
Amorfisilla kiinteillä aineilla ei ole pitkän kantaman järjestystä. Tämä tarkoittaa, että atomien tai molekyylien kuvio yhdessä paikassa kiinteässä aineessa näyttää täysin erilaiselta kuin kiinteän aineen toisen osan kuvio. Useimmilla amorfisilla kiinteillä aineilla on kuitenkin lyhyen kantaman järjestys: Kuva hyvin pienestä osasta kiinteää ainetta molekyylitasolla voi todella näyttää järjestetyltä!
Amorfisten kiintoaineiden ominaisuudet
Kuten mainittiin, amorfisilla kiinteillä aineilla ei ole spesifisiä sulamispisteitä, koska niiden nestefaasin ja amorfisen kiinteän faasin välillä ei ole selkeää rajausta. Koska naapuriatomien tai molekyylien välinen etäisyys vaihtelee koko materiaalin välillä, lämpöenergia ei liiku sen läpi tasaisesti, mikä tarkoittaa, että se pehmenee hitaasti laajalla lämpötila-alueella eikä sulaa yhdessä lämpötilassa.
Amorfiset kiinteät aineet hajoavat kaareviksi tai epäsäännöllisiksi pinnoiksi niiden sisäisen rakenteen puutteen vuoksi: Kuvittele rikkoutuneen kvartsikiteen (kiteinen) pinnan ja rikkoutuneen obsidiaanin osan välinen ero (amorfinen). Tämä tekee usein rikkoutuneita amorfisia kiintoaineita, kuten obsidiaania ja lasia, todella terävä.
Röntgendiffraktio on yleinen menetelmä kiteisten materiaalien tunnistamiseksi. Se toimii katsomalla heijastuneen tai taittuneen valon mallia materiaalin normaalista atomikuviosta. Se ei kuitenkaan toimi amorfisilla kiinteillä aineilla, joilla ei ole säännöllistä mallia niiden tunnistamiseksi.
Esimerkkejä amorfisista kiintoaineista
Tavallisia amorfisia kiintoaineita ovat kumi, muovi ja lasi, vaikka ohuita kalvoja tutkitaan usein myös amorfisten faasien suhteen. Hattara on myös esimerkki amorfisesta kiinteästä aineesta, kuten obsidiaani (jota voidaan myös pitää lasina).