Un solid amorf este un solid ai cărui atomi nu sunt într-un model cristalin regulat. Cuvântul amorf provine din cuvântul grecesc ámorphos, care înseamnă „fără formă”.
Când materia se află într-o formă solidă, aceasta poate lua forma unui solid amorf în funcție de structura sa moleculară și de modul în care a fost răcită. Exemplele de solide amorfe includ sticla, plasticul și gelul, deși majoritatea materialelor pot fi găsite sau transformate amorfe prin prelucrare.
Solidele și stările de materie
Există trei stări principale ale materiei: starea solidă, starea lichidă și starea gazoasă. Gazele iau forma și volumul recipientului lor, lichidele mențin un volum, dar iau forma containerului, iar solidele își păstrează propria formă și volum.
Când un solid este încălzit până la punctul său de topire, acesta devine un lichid, iar când un lichid este încălzit până la punctul său de fierbere, acesta devine un gaz. Procesul funcționează și invers: atunci când un gaz este răcit, acesta se condensează la un lichid, iar când un lichid este răcit, acesta îngheață într-un solid.
Solidele amorfe împărtășesc unele asemănări cu lichide, în sensul că lichidele nu au, de asemenea, o structură atomică sau moleculară regulată; de fapt, în solidele amorfe, linia dintre solid și lichid nu este bine definită, ceea ce face imposibil ca acestea să aibă puncte de topire exacte. Majoritatea solidelor amorfe își păstrează încă forma și volumul, chiar și cu o structură dezordonată.
Diferite tipuri de solide
Solidele pot fi clasificate în două tipuri pe baza structurilor lor fundamentale diferite. În funcție de structura lor regulată sau dezordonată, ele pot fi solide cristaline sau materiale amorfe necristaline.
Aproape orice material poate fi făcut amorf dacă este răcit suficient de repede din faza sa lichidă, dar unele materialele sunt în mod natural amorfe, deoarece atomii sau moleculele lor componente nu se pot potrivi împreună în mod obișnuit model. Alte materiale sunt amorfe, deoarece conțin defecte sau impurități care perturbă crearea unei rețele stabile.
Solidele cristaline au moleculele sau atomii lor dispuși într-un model care se repetă, numit a structura rețelei. Cea mai mică unitate care se repetă din structura de rețea se numește celulă unitate. Sunt cel mai comun tip de solid. Când se rup, o fac adesea pe fețe plate și forme geometrice.
Solidele amorfe nu au o ordine pe termen lung. Aceasta înseamnă că modelul de atomi sau molecule dintr-un singur loc în solid va arăta complet diferit de modelul din altă parte a solidului. Cu toate acestea, majoritatea solidelor amorfe au o ordine pe termen scurt: o imagine a unei părți foarte mici a solidului la nivel molecular poate părea de fapt ordonată!
Proprietățile solidelor amorfe
După cum sa menționat, solidele amorfe nu au puncte de topire specifice, deoarece nu există o delimitare clară între faza lor lichidă și faza solidă amorfă. Deoarece distanța dintre atomii sau moleculele învecinate variază pe întregul material, energia termică nu se mișcă prin el în mod uniform, ceea ce înseamnă că se înmoaie încet într-un interval larg de temperatură, mai degrabă decât să se topească la o temperatură.
Solidele amorfe se sparg în suprafețe curbate sau neregulate din cauza lipsei lor de structură internă: Imaginați-vă diferența dintre suprafața unui cristal de cuarț rupt (cristalin) și o bucată de obsidian ruptă (amorf). Acest lucru va face adesea solide amorfe rupte, cum ar fi obsidianul și sticla, foarte ascutit.
Difracția cu raze X este o metodă obișnuită de identificare a materialelor cristaline. Funcționează uitându-se la modelul luminii reflectate sau refractate de la modelul regulat al atomilor din material. Cu toate acestea, nu funcționează pe solidele amorfe, care nu au un model regulat cu care să le identifice.
Exemple de solide amorfe
Solidele amorfe obișnuite includ cauciuc, plastic și sticlă, deși filmele subțiri sunt, de asemenea, deseori studiate pentru fazele lor amorfe. Zaharul de bumbac este, de asemenea, un exemplu de solid amorf, la fel ca și obsidianul (care poate fi considerat și un pahar).