Az amorf szilárd anyag olyan szilárd anyag, amelynek atomjai nem szabályos kristályos mintázatúak. Az amorf szó a görög ámorphos szóból származik, ami jelentése "alaktalan".
Ha az anyag szilárd formában van, akkor amorf szilárd anyag lehet, molekuláris szerkezetétől és lehűlésének módjától függően. Az amorf szilárd anyagok példái közé tartozik az üveg, a műanyag és a gél, bár a legtöbb anyag megtalálható vagy feldolgozás útján amorfsá tehető.
Szilárd anyagok és anyagállapotok
Az anyagnak három fő állapota van: szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú. A gázok a tartályuk alakját és térfogatát veszik fel, a folyadékok megtartják a térfogatukat, de a tartályuk alakját, a szilárd anyagok pedig megtartják a maguk alakját és térfogatát.
Amikor egy szilárd anyagot olvadáspontjáig melegítenek, folyadékká válik, és amikor egy folyadékot forráspontjáig melegítenek, gázzá válik. A folyamat fordítva is működik: Amikor egy gázt lehűtünk, folyadékká kondenzálódik, folyadék lehűlésekor szilárdvá fagy.
Az amorf szilárd anyagok osztoznak
Különböző típusú szilárd anyagok
A szilárd anyagokat kétféle csoportba sorolhatjuk különböző alapstruktúrájuk alapján. Attól függően, hogy szerkezete szabályos vagy rendezetlen, lehetnek kristályos szilárd anyagok vagy nem kristályos amorf anyagok.
Szinte bármilyen anyagot lehet amorfá tenni, ha folyadékfázisától elég gyorsan lehűtik, de néhányat az anyagok természetesen amorfak, mert alkotórészük atomjai vagy molekulái nem illeszkedhetnek egymáshoz egy szabályos rendszerben minta. Más anyagok amorfak, mert olyan hibákat vagy szennyeződéseket tartalmaznak, amelyek megzavarják a stabil rács létrejöttét.
A kristályos szilárd anyagok molekuláinak vagy atomjainak ismétlődő mintázata van, az úgynevezett a rácsszerkezet. Ennek a rácsszerkezetnek a legkisebb ismétlődő egységét egységcellának nevezzük. Ezek a legelterjedtebb szilárd anyagok. Ha megtörnek, gyakran lapos felületen és geometrikus formában teszik ezt.
Az amorf szilárd anyagoknak nincs nagy távolságú sorrendjük. Ez azt jelenti, hogy a szilárd anyag egy helyén található atomok vagy molekulák mintázata teljesen más lesz, mint a szilárd anyag egy másik részén található minta. A legtöbb amorf szilárd anyagnak azonban rövid hatótávolságú sorrendje van: A szilárd anyag nagyon kis részének képe molekuláris szinten valóban rendezettnek tűnhet!
Az amorf szilárd anyagok tulajdonságai
Amint említettük, az amorf szilárd anyagoknak nincsenek specifikus olvadáspontjaik, mivel a folyékony és az amorf szilárd fázis között nincs egyértelmű elválasztás. Mivel a szomszédos atomok vagy molekulák közötti távolság az egész anyagban változik, a hőenergia nem mozog egyenletesen rajta keresztül, ami azt jelenti, hogy széles hőmérsékleti tartományban lassan megpuhul, nem pedig egy hőmérsékleten olvad.
Az amorf szilárd anyagok a belső szerkezet hiánya miatt ívelt vagy szabálytalan felületekre törnek: Képzeljük el a a törött kvarckristály (kristályos) és az obszidián törött darabja közötti különbség (amorf). Ez gyakran törött amorf szilárd anyagokat, például obszidiánokat és üvegeket eredményez, nagyon éles.
A röntgendiffrakció a kristályos anyagok azonosításának általános módszere. Úgy működik, hogy megvizsgálja a visszavert vagy megtört fény mintázatát az anyagban található szabályos atommintáról. Nem működik azonban az amorf szilárd anyagokon, amelyeknek nincs szabályos mintázata, amellyel azonosítani lehetne őket.
Példák amorf szilárd anyagokra
A szokásos amorf szilárd anyagok közé tartozik a gumi, a műanyag és az üveg, bár a vékony filmeket is gyakran tanulmányozzák amorf fázisaik tekintetében. A vattacukor szintén példa egy amorf szilárd anyagra, csakúgy, mint az obszidián (ami pohárnak is tekinthető).