מוצק אמורפי: הגדרה, מאפיינים ודוגמאות

מוצק אמורפי הוא מוצק שהאטומים שלו אינם בתבנית גבישית רגילה. המילה אמורפית מגיעה מהמילה היוונית ámorphos, שפירושה "חסר צורה".

כאשר החומר נמצא בצורה מוצקה, הוא עשוי לקבל צורה של מוצק אמורפי בהתאם למבנה המולקולרי שלו ואופן קירורו. דוגמאות למוצקים אמורפיים כוללים זכוכית, פלסטיק וג'ל, אם כי ניתן למצוא את רוב החומרים או להפוך אותם לאמורפיים באמצעות עיבוד.

ישנם שלושה מצבים עיקריים של חומר: מצב מוצק, מצב נוזלי והמצב הגזי. גזים לובשים את צורת המכל ואת נפחם, נוזלים שומרים על נפח אך לובשים את צורת המיכל שלהם, והמוצקים מחזיקים את צורתם ונפחם.

כאשר מחממים מוצק לנקודת ההיתוך שלו, הוא הופך לנוזל, וכשנוזל מחומם לנקודת הרתיחה שלו, הוא הופך לגז. התהליך פועל גם הפוך: כאשר מקורר גז הוא מתעבה לנוזל וכאשר מקורר נוזל הוא קופא למוצק.

מוצקים אמורפיים חולקים חלקם קווי דמיון עם נוזלים, בכך שלנוזלים אין גם מבנה אטומי או מולקולרי רגיל; למעשה, במוצקים אמורפיים, הגבול בין מוצק לנוזל אינו מוגדר היטב, מה שלא מאפשר להם נקודות התכה מדויקות. רוב המוצקים האמורפיים עדיין מחזיקים את צורתם ונפחם, אפילו עם מבנה לא מסודר.

ניתן לסווג מוצקים לשני סוגים על בסיס המבנים הבסיסיים השונים שלהם. תלוי אם המבנה שלהם קבוע או לא מסודר, הם יכולים להיות מוצקים גבישי או חומרים אמורפיים שאינם גבישי.

כמעט כל חומר יכול להיעשות אמורפי אם הוא מקורר במהירות מספקת מהשלב הנוזלי שלו, אך חלקם חומרים הם אמורפיים באופן טבעי מכיוון שהאטומים או המולקולות המרכיבים שלהם אינם יכולים להשתלב באופן קבוע תבנית. חומרים אחרים הם אמורפיים מכיוון שהם מכילים פגמים או זיהומים המשבשים את יצירת סריג יציב.

למוצקים גבישיים מולקולות או אטומים מסודרים בתבנית חוזרת, הנקראת a מבנה סריג. היחידה החוזרת הקטנה ביותר של אותו מבנה סריג נקראת תא יחידה. הם הסוג הנפוץ ביותר של מוצק. כאשר הם נשברים, הם עושים זאת לעיתים קרובות בפנים שטוחות ובצורות גיאומטריות.

למוצקים אמורפיים אין סדר לטווח ארוך. משמעות הדבר היא כי דפוס האטומים או המולקולות במקום אחד במוצק ייראה שונה לחלוטין מהתבנית בחלק אחר של המוצק. עם זאת, לרוב המוצקים האמורפיים יש סדר לטווח קצר: תמונה של חלק קטן מאוד מהמוצק ברמה המולקולרית עשויה להיראות מסודרת!

כאמור, למוצקים אמורפיים אין נקודות התכה ספציפיות מכיוון שאין תיחום ברור בין השלב הנוזלי שלהם לשלב מוצק אמורפי. מכיוון שהמרחק בין אטומים או מולקולות שכנות משתנה על פני החומר כולו, האנרגיה התרמית אינה נעה דרכו באופן שווה, מה שאומר שהוא מתרכך לאט בטווח טמפרטורות רחב ולא נמס בטמפרטורה אחת.

מוצקים אמורפיים פורצים למשטחים מעוקלים או לא סדירים בגלל חוסר המבנה הפנימי שלהם: דמיין את ההבדל בין פני השטח של גביש קוורץ שבור (גבישי) לבין פיסת אובסידיאן שבורה (גָלוּם). לעתים קרובות זה יגרום למוצקים אמורפיים שבורים, כמו אובסידיאן וזכוכית, מאוד חד.

עקיפה של רנטגן היא שיטה נפוצה לזיהוי חומרים גבישיים. זה עובד על ידי הסתכלות על דפוס האור המוחזר או השבוי של הדפוס הרגיל של האטומים בחומר. זה לא עובד, עם זאת, על מוצקים אמורפיים, שאין להם דפוס קבוע לזהות אותם.

מוצקים אמורפיים נפוצים כוללים גומי, פלסטיק וזכוכית, אם כי לרוב נלמדים גם סרטים דקים בשלבים האמורפיים שלהם. צמר גפן מתוק הוא גם דוגמה למוצק אמורפי, וכך גם לאובסידיאן (שיכול להיחשב גם ככוס).