Un solide amorphe est un solide dont les atomes ne sont pas dans un motif cristallin régulier. Le mot amorphe vient du mot grec ámorphos, qui signifie « sans forme ».
Lorsque la matière est sous forme solide, elle peut prendre la forme d'un solide amorphe en fonction de sa structure moléculaire et de la façon dont elle a été refroidie. Le verre, le plastique et le gel sont des exemples de solides amorphes, bien que la plupart des matériaux puissent être trouvés ou rendus amorphes par traitement.
Solides et états de la matière
Il existe trois états principaux de la matière: l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Les gaz prennent la forme et le volume de leur contenant, les liquides conservent un volume mais prennent la forme de leur contenant, et les solides conservent leur propre forme et leur propre volume.
Lorsqu'un solide est chauffé jusqu'à son point de fusion, il devient liquide et lorsqu'un liquide est chauffé jusqu'à son point d'ébullition, il devient un gaz. Le processus fonctionne également en sens inverse: lorsqu'un gaz est refroidi, il se condense en un liquide, et lorsqu'un liquide est refroidi, il gèle en un solide.
Les solides amorphes partagent certains similitudes avec les liquides, en ce que les liquides n'ont pas non plus de structure atomique ou moléculaire régulière; en effet, dans les solides amorphes, la ligne entre solide et liquide n'est pas bien définie, ce qui rend impossible pour eux d'avoir des points de fusion exacts. La plupart des solides amorphes conservent toujours leur propre forme et leur propre volume, même avec une structure désordonnée.
Différents types de solides
Les solides peuvent être classés en deux types en fonction de leurs différentes structures fondamentales. Selon que leur structure est régulière ou désordonnée, il peut s'agir de solides cristallins ou de matériaux amorphes non cristallins.
Presque n'importe quel matériau peut être rendu amorphe s'il est refroidi assez rapidement à partir de sa phase liquide, mais certains les matériaux sont naturellement amorphes parce que leurs atomes ou molécules composants ne peuvent pas s'emboîter dans un schéma. D'autres matériaux sont amorphes car ils contiennent des défauts ou des impuretés qui perturbent la création d'un réseau stable.
Les solides cristallins ont leurs molécules ou atomes disposés selon un motif répétitif, appelé un la structure en treillis. La plus petite unité répétitive de cette structure en réseau est appelée cellule unitaire. Ce sont les types de solides les plus courants. Quand ils se cassent, ils le font souvent dans des visages plats et des formes géométriques.
Les solides amorphes n'ont pas d'ordre à longue distance. Cela signifie que le motif des atomes ou des molécules à un endroit du solide sera totalement différent du motif dans une autre partie du solide. Cependant, la plupart des solides amorphes ont un ordre à courte distance: une image d'une très petite partie du solide au niveau moléculaire peut en fait sembler ordonnée !
Propriétés des solides amorphes
Comme mentionné, les solides amorphes n'ont pas de points de fusion spécifiques car il n'y a pas de délimitation claire entre leur phase liquide et leur phase solide amorphe. Étant donné que la distance entre les atomes ou les molécules voisins varie sur l'ensemble du matériau, l'énergie thermique ne se déplace pas à travers elle uniformément, ce qui signifie qu'elle se ramollit lentement sur une large plage de températures plutôt que de fondre à une température.
Les solides amorphes se brisent en surfaces courbes ou irrégulières en raison de leur manque de structure interne: Imaginez le différence entre la surface d'un cristal de quartz cassé (cristallin) et un morceau d'obsidienne cassé (amorphe). Cela rendra souvent les solides amorphes brisés, tels que l'obsidienne et le verre, très pointu.
La diffraction des rayons X est une méthode courante d'identification des matériaux cristallins. Il fonctionne en examinant le motif de la lumière réfléchie ou réfractée à partir du motif régulier des atomes dans le matériau. Cela ne fonctionne pas, cependant, sur les solides amorphes, qui n'ont pas de motif régulier pour les identifier.
Exemples de solides amorphes
Les solides amorphes courants comprennent le caoutchouc, le plastique et le verre, bien que les films minces soient également souvent étudiés pour leurs phases amorphes. La barbe à papa est également un exemple de solide amorphe, tout comme l'obsidienne (qui peut également être considérée comme un verre).