Аморфна тверда речовина - це тверда речовина, атоми якої не мають регулярного кристалічного малюнка. Слово аморфний походить від грецького слова ámorphos, що означає «безформний».
Коли речовина знаходиться у твердій формі, вона може набувати форми аморфної твердої речовини залежно від її молекулярної структури та способу охолодження. Приклади аморфних твердих речовин включають скло, пластмасу та гель, хоча більшість матеріалів можна або знайти, або зробити аморфними за допомогою обробки.
Тверді речовини і стани матерії
Існує три основних стани речовини: твердий, рідкий та газоподібний. Гази приймають форму та об’єм контейнера, рідини підтримують об’єм, але приймають форму контейнера, а тверді речовини мають власну форму та об’єм.
Коли тверда речовина нагрівається до температури плавлення, вона стає рідиною, а коли рідина нагрівається до температури кипіння, стає газом. Процес працює також у зворотному порядку: коли газ охолоджується, він конденсується до рідини, а коли рідина охолоджується, він замерзає до твердої речовини.
Аморфні тверді речовини діляться частиною схожість з рідинами, оскільки рідини також не мають регулярної атомної або молекулярної структури; насправді в аморфних твердих речовинах межа між твердим речовиною та рідиною недостатньо чітко визначена, що унеможливлює їх точні точки плавлення. Більшість аморфних твердих тіл все ще тримають власну форму і об’єм, навіть із невпорядкованою структурою.
Різні типи твердих тіл
Тверді речовини можна класифікувати на два типи на основі їх різних фундаментальних структур. Залежно від того, правильна чи невпорядкована їх структура, це можуть бути кристалічні тверді речовини або некристалічні аморфні матеріали.
Майже будь-який матеріал можна зробити аморфним, якщо його досить швидко охолодити від рідкої фази, але деякі Матеріали є аморфними від природи, оскільки їх атоми або молекули не можуть поміститися між собою в регулярні візерунок. Інші матеріали аморфні, оскільки містять дефекти або домішки, які порушують створення стійкої решітки.
Кристалічні тверді речовини мають свої молекули або атоми, розташовані повторно, називаючись a структура решітки. Найменша повторювана одиниця цієї решітчастої структури називається елементарною коміркою. Вони є найпоширенішим видом твердих речовин. Розбиваючись, вони часто роблять це в плоских гранях та геометричних фігурах.
Аморфні тверді речовини не мають далекого порядку. Це означає, що малюнок атомів або молекул в одному місці твердого тіла буде виглядати абсолютно інакше, ніж малюнок в іншій частині твердого тіла. Однак більшість аморфних твердих речовин мають порядок на малій відстані: Зображення дуже невеликої частини твердого речовини на молекулярному рівні може насправді виглядати впорядкованим!
Властивості аморфних твердих тіл
Як вже згадувалося, аморфні тверді речовини не мають певних температур плавлення, оскільки немає чіткого розмежування між їх рідкою фазою та аморфною твердою фазою. Оскільки відстань між сусідніми атомами або молекулами змінюється по всьому матеріалу, теплова енергія не рухається через нього рівномірно, що означає, що він повільно розм'якшується в широкому діапазоні температур, а не плавиться при одній температурі.
Аморфні тверді речовини розбиваються на криволінійні або неправильні поверхні через відсутність внутрішньої структури: уявіть різниця між поверхнею розбитого кристала кварцу (кристалічного) та розбитим шматком обсидіану (аморфний). Це часто утворює розбиті аморфні тверді речовини, такі як обсидіан та скло, дуже гострий.
Дифракція рентгенівських променів є загальним методом ідентифікації кристалічних матеріалів. Це працює, дивлячись на малюнок відбитого або заломленого світла від звичайного малюнка атомів у матеріалі. Однак це не працює на аморфних твердих тілах, які не мають регулярної схеми їх ідентифікації.
Приклади аморфних твердих речовин
До загальних аморфних твердих речовин належать каучук, пластик та скло, хоча тонкі плівки також часто вивчають на предмет їх аморфних фаз. Цукрова вата також є прикладом аморфної твердої речовини, як і обсидіан (який також можна вважати склянкою).