Un solido amorfo è un solido i cui atomi non si trovano in uno schema cristallino regolare. La parola amorfo deriva dalla parola greca ámorphos, che significa "informe".
Quando la materia è in forma solida, può assumere la forma di un solido amorfo a seconda della sua struttura molecolare e di come è stata raffreddata. Esempi di solidi amorfi includono vetro, plastica e gel, sebbene la maggior parte dei materiali possa essere trovata o resa amorfa attraverso la lavorazione.
Solidi e stati della materia
Esistono tre stati principali della materia: stato solido, stato liquido e stato gassoso. I gas prendono la forma e il volume del loro contenitore, i liquidi mantengono un volume ma prendono la forma del loro contenitore e i solidi mantengono la propria forma e volume.
Quando un solido viene riscaldato fino al suo punto di fusione, diventa un liquido e quando un liquido viene riscaldato fino al suo punto di ebollizione, diventa un gas. Il processo funziona anche al contrario: quando un gas viene raffreddato, si condensa in un liquido e quando un liquido viene raffreddato, si congela in un solido.
I solidi amorfi condividono alcuni somiglianze con i liquidi, in quanto anche i liquidi non hanno una struttura atomica o molecolare regolare; infatti, nei solidi amorfi, la linea tra solido e liquido non è ben definita, rendendo impossibile per loro avere punti di fusione esatti. La maggior parte dei solidi amorfi mantiene ancora la propria forma e volume, anche con una struttura disordinata.
Diversi tipi di solidi
I solidi possono essere classificati in due tipi in base alle loro diverse strutture fondamentali. A seconda che la loro struttura sia regolare o disordinata, possono essere solidi cristallini o materiali amorfi non cristallini.
Quasi ogni materiale può essere reso amorfo se viene raffreddato abbastanza rapidamente dalla sua fase liquida, ma alcuni i materiali sono naturalmente amorfi perché gli atomi o le molecole che li compongono non possono stare insieme in modo regolare modello. Altri materiali sono amorfi perché contengono difetti o impurità che interrompono la creazione di un reticolo stabile.
I solidi cristallini hanno le loro molecole o atomi disposti in uno schema ripetuto, chiamato a struttura reticolare. La più piccola unità ripetitiva di quella struttura reticolare è chiamata cella unitaria. Sono il tipo più comune di solido. Quando si rompono, spesso lo fanno in facce piatte e forme geometriche.
I solidi amorfi non hanno un ordine a lungo raggio. Ciò significa che il modello di atomi o molecole in un punto del solido apparirà totalmente diverso dal modello in un'altra parte del solido. Tuttavia, la maggior parte dei solidi amorfi ha un ordine a corto raggio: un'immagine di una parte molto piccola del solido a livello molecolare può effettivamente sembrare ordinata!
Proprietà dei solidi amorfi
Come accennato, i solidi amorfi non hanno punti di fusione specifici perché non esiste una chiara delimitazione tra la loro fase liquida e la fase solida amorfa. Poiché la distanza tra atomi o molecole vicini varia su tutto il materiale, l'energia termica non si sposta attraverso di esso in modo uniforme, il che significa che si ammorbidisce lentamente in un ampio intervallo di temperature anziché sciogliersi a una temperatura.
I solidi amorfi si rompono in superfici curve o irregolari a causa della loro mancanza di struttura interna: immaginate il differenza tra la superficie di un cristallo di quarzo rotto (cristallino) e un pezzo rotto di ossidiana (amorfo). Questo spesso renderà solidi amorfi rotti, come ossidiana e vetro, molto appuntito.
La diffrazione dei raggi X è un metodo comune per identificare i materiali cristallini. Funziona osservando il modello di luce riflessa o rifratta dal modello regolare di atomi nel materiale. Non funziona, tuttavia, sui solidi amorfi, che non hanno uno schema regolare con cui identificarli.
Esempi di solidi amorfi
I solidi amorfi comuni includono gomma, plastica e vetro, sebbene anche i film sottili siano spesso studiati per le loro fasi amorfe. Anche lo zucchero filato è un esempio di solido amorfo, così come l'ossidiana (che può essere considerata anche un bicchiere).