ของแข็งอสัณฐาน: ความหมาย คุณสมบัติ และตัวอย่าง

ของแข็งอสัณฐานเป็นของแข็งที่มีอะตอมไม่อยู่ในรูปแบบผลึกปกติ คำว่า amorphous มาจากคำภาษากรีก ámorphos ซึ่งแปลว่า "ไร้รูปร่าง"

เมื่อสสารอยู่ในรูปของแข็ง สสารอาจอยู่ในรูปของของแข็งอสัณฐาน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุลของสสารและวิธีที่ทำให้เย็นลง ตัวอย่างของของแข็งอสัณฐาน ได้แก่ แก้ว พลาสติก และเจล แม้ว่าวัสดุส่วนใหญ่จะพบหรือทำให้เป็นอสัณฐานผ่านกรรมวิธีก็ได้

สสารมีสถานะหลักสามสถานะ: สถานะของแข็ง สถานะของเหลว และสถานะก๊าซ ก๊าซมีรูปร่างและปริมาตรของภาชนะ ของเหลวจะคงปริมาตรแต่รูปร่างของภาชนะ และของแข็งจะมีรูปร่างและปริมาตรเป็นของตัวเอง

เมื่อของแข็งถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดหลอมเหลว มันจะกลายเป็นของเหลว และเมื่อของเหลวถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดเดือด มันจะกลายเป็นก๊าซ กระบวนการนี้ยังทำงานตรงกันข้าม เมื่อก๊าซถูกทำให้เย็นลง ก๊าซจะควบแน่นเป็นของเหลว และเมื่อของเหลวเย็นลง ก๊าซจะแข็งตัวเป็นของแข็ง

ของแข็งอสัณฐานแบ่งปันบางส่วน ความคล้ายคลึงกันของของเหลวในของเหลวนั้นยังไม่มีโครงสร้างอะตอมหรือโมเลกุลปกติ ในความเป็นจริง ในของแข็งอสัณฐาน เส้นแบ่งระหว่างของแข็งและของเหลวไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน ทำให้ไม่สามารถมีจุดหลอมเหลวที่แน่นอนได้ ของแข็งอสัณฐานส่วนใหญ่ยังคงมีรูปร่างและปริมาตรเป็นของตัวเอง แม้ว่าจะมีโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบก็ตาม

ของแข็งสามารถจำแนกได้เป็นสองประเภทตามโครงสร้างพื้นฐานที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับว่าโครงสร้างของพวกมันเป็นปกติหรือไม่เป็นระเบียบ พวกเขาสามารถเป็นของแข็งผลึกหรือวัสดุอสัณฐานที่ไม่ใช่ผลึก

วัสดุเกือบทุกชนิดสามารถทำให้เป็นอสัณฐานได้หากทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพียงพอจากสถานะของเหลว แต่บางส่วน วัสดุมีลักษณะเป็นอสัณฐานตามธรรมชาติเนื่องจากอะตอมหรือโมเลกุลของส่วนประกอบไม่สามารถพอดีกันในรูปแบบปกติ รูปแบบ วัสดุอื่นๆ มีลักษณะเป็นอสัณฐานเนื่องจากมีข้อบกพร่องหรือสิ่งเจือปนที่ขัดขวางการสร้างโครงตาข่ายที่มั่นคง

ของแข็งที่เป็นผลึกมีโมเลกุลหรืออะตอมที่จัดเรียงในรูปแบบซ้ำๆ เรียกว่า a โครงสร้างตาข่าย. หน่วยที่เกิดซ้ำที่เล็กที่สุดของโครงสร้างแลตทิซนั้นเรียกว่าเซลล์หน่วย เป็นของแข็งที่พบมากที่สุด เมื่อหักมักทำหน้าแบนและรูปทรงเรขาคณิต

ของแข็งอสัณฐานไม่มีลำดับระยะยาว ซึ่งหมายความว่ารูปแบบของอะตอมหรือโมเลกุลในที่หนึ่งในของแข็งจะดูแตกต่างไปจากรูปแบบในส่วนอื่นของของแข็งโดยสิ้นเชิง อย่างไรก็ตาม ของแข็งอสัณฐานส่วนใหญ่มีลำดับระยะสั้น: รูปภาพของส่วนเล็ก ๆ ของของแข็งที่ระดับโมเลกุลอาจดูมีระเบียบจริง ๆ!

ดังที่กล่าวไว้ ของแข็งอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวจำเพาะ เนื่องจากไม่มีการแบ่งแยกที่ชัดเจนระหว่างเฟสของเหลวกับเฟสของแข็งอสัณฐาน เนื่องจากระยะห่างระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงแตกต่างกันไปตามวัสดุทั้งหมด พลังงานความร้อนจึงไม่เคลื่อนที่ ผ่านอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งหมายความว่าจะค่อยๆ อ่อนตัวลงในช่วงอุณหภูมิกว้าง แทนที่จะละลายที่อุณหภูมิหนึ่ง

ของแข็งอสัณฐานแตกเป็นพื้นผิวโค้งหรือไม่สม่ำเสมอเนื่องจากขาดโครงสร้างภายใน: ลองนึกภาพ ความแตกต่างระหว่างพื้นผิวของผลึกควอทซ์ที่หัก (ผลึก) และชิ้นออบซิเดียนที่แตก (อสัณฐาน). ซึ่งมักจะทำให้ของแข็งอสัณฐานหัก เช่น หินออบซิเดียนและแก้ว คมมาก.

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เป็นวิธีการทั่วไปในการระบุวัสดุที่เป็นผลึก มันทำงานโดยดูจากรูปแบบของแสงสะท้อนหรือหักเหของรูปแบบปกติของอะตอมในวัสดุ อย่างไรก็ตาม มันใช้ไม่ได้กับของแข็งอสัณฐาน ซึ่งไม่มีรูปแบบปกติที่จะระบุพวกมันด้วย

ของแข็งอสัณฐานทั่วไป ได้แก่ ยาง พลาสติก และแก้ว แม้ว่าฟิล์มบางมักได้รับการศึกษาเกี่ยวกับเฟสอสัณฐานเช่นกัน ลูกอมสายไหมเป็นตัวอย่างของของแข็งอสัณฐานเช่นเดียวกับออบซิเดียน (ซึ่งถือได้ว่าเป็นแก้ว)