Te-ai întrebat vreodată care sunt misterioase substanțe amorfe? Ca structură, ele diferă atât de solide, cât și de lichide. Faptul este că astfel de corpuri se află într-o stare specială condensată, care are doar ordine de scurtă durată. Exemple de substanțe amorfe sunt rășina, sticla, chihlimbarul, cauciucul, polietilena, clorură de polivinil (ferestrele noastre preferate din plastic), diverși polimeri și altele. Acestea sunt solide care nu au o rețea cristalină. Acestea includ, de asemenea, ceară de etanșare, diverși adezivi, ebonită și materiale plastice.
Proprietăți neobișnuite ale substanțelor amorfe
În timpul despărțirii, fețele nu se formează în corpuri amorfe. Particulele sunt complet aleatorii și se află la o distanță apropiată unele de altele. Ele pot fi atât foarte groase, cât și vâscoase. Cum sunt ei afectați de influențele externe? Sub influența diferitelor temperaturi, corpurile devin fluide, ca lichidele, și în același timp destul de elastice. În cazul în care impactul extern nu durează mult, substanțele cu o structură amorfă se pot rupe în bucăți cu o lovitură puternică. lunginfluența exterioară îi face să curgă pur și simplu.
Încercați un mic experiment cu rășina acasă. Așezați-l pe o suprafață tare și veți observa că începe să curgă lin. Așa e, este o substanță amorfă! Viteza depinde de indicatorii de temperatură. Dacă este foarte mare, atunci rășina va începe să se răspândească considerabil mai repede.
Ce altceva este tipic pentru astfel de organisme? Ele pot lua orice formă. Dacă substanțele amorfe sub formă de particule mici sunt plasate într-un vas, de exemplu, într-un ulcior, atunci vor lua și forma unui vas. De asemenea, sunt izotrope, adică prezintă aceleași proprietăți fizice în toate direcțiile.
Topirea și trecerea la alte stări. Metal și sticlă
Starea amorfă a materiei nu implică menținerea unei anumite temperaturi. La viteze mici, corpurile îngheață, la viteze mari, se topesc. Apropo, gradul de vâscozitate al unor astfel de substanțe depinde și de acest lucru. Temperaturile scăzute contribuie la reducerea vâscozității, temperaturile ridicate, dimpotrivă, o cresc.
Pentru substanțele de tip amorf, se mai poate distinge o caracteristică - trecerea la starea cristalină și spontană. De ce se întâmplă asta? Energia internă într-un corp cristalin este mult mai mică decât într-un corp amorf. Putem vedea acest lucru în exemplul produselor din sticlă - în timp, ochelarii devin tulburi.
Sticlă metalică - ce este? Metalul poate fi îndepărtat din rețeaua cristalinăîn timpul topirii, adică a face sticloasă o substanță cu structură amorfă. În timpul solidificării sub răcire artificială, rețeaua cristalină se formează din nou. Metalul amorf are o rezistență uimitoare la coroziune. De exemplu, o caroserie realizată din aceasta nu ar avea nevoie de diferite acoperiri, deoarece nu ar fi supusă distrugerii spontane. O substanță amorfă este un corp a cărui structură atomică are o rezistență fără precedent, ceea ce înseamnă că un metal amorf ar putea fi folosit în absolut orice sector industrial.
Structura cristalină a substanțelor
Pentru a fi bine versat în caracteristicile metalelor și pentru a putea lucra cu ele, trebuie să aveți cunoștințe despre structura cristalină a anumitor substanțe. Producția de produse metalice și domeniul metalurgiei nu ar fi putut obține o asemenea dezvoltare dacă oamenii nu ar fi avut anumite cunoștințe despre schimbările în structura aliajelor, metodele tehnologice și caracteristicile operaționale.
Cele patru stări ale materiei
Este bine cunoscut faptul că există patru stări de agregare: solid, lichid, gazos, plasmă. Substanțele amorfe solide pot fi, de asemenea, cristaline. Cu o astfel de structură, se poate observa periodicitatea spațială în aranjarea particulelor. Aceste particule din cristale pot efectua mișcări periodice. În toate corpurile pe care le observăm în stare gazoasă sau lichidă, se poate observa mișcarea particulelor sub forma unei tulburări haotice. Solide amorfe (cum ar fi metalele dinstare condensată: ebonită, produse din sticlă, rășini) pot fi numite lichide de tip congelat, deoarece atunci când își schimbă forma, puteți observa o trăsătură atât de caracteristică precum vâscozitatea.
Diferenta dintre corpurile amorfe din gaze si lichide
Manifestările de plasticitate, elasticitate, întărire în timpul deformării sunt caracteristice multor corpuri. Substanțele cristaline și amorfe au aceste caracteristici într-o măsură mai mare, în timp ce lichidele și gazele nu le au. Dar, pe de altă parte, puteți vedea că acestea contribuie la o modificare elastică a volumului.
Substanțe cristaline și amorfe. Proprietăți mecanice și fizice
Ce sunt substanțele cristaline și amorfe? După cum am menționat mai sus, amorfe pot fi numite acele corpuri care au un coeficient de vâscozitate uriaș, iar la temperatura obișnuită fluiditatea lor este imposibilă. Dar temperatura ridicată, dimpotrivă, le permite să fie fluide, ca un lichid.
Sustanțele de tip cristal par să fie complet diferite. Aceste solide pot avea propriul punct de topire în funcție de presiunea externă. Obținerea de cristale este posibilă dacă lichidul este răcit. Dacă nu luați anumite măsuri, atunci puteți observa că diferite centre de cristalizare încep să apară în stare lichidă. În zona din jurul acestor centre are loc formarea unui solid. Cristale foarte mici încep să se combine între ele într-o ordine aleatorie și se obține un așa-numit policristal. Un astfel de corp esteizotrop.
Caracteristicile substanțelor
Ce determină caracteristicile fizice și mecanice ale corpurilor? Legăturile atomice sunt importante, la fel ca și tipul de structură cristalină. Cristalele ionice sunt caracterizate prin legături ionice, ceea ce înseamnă o tranziție lină de la un atom la altul. În acest caz, formarea de particule încărcate pozitiv și negativ. Putem observa legătura ionică într-un exemplu simplu - astfel de caracteristici sunt caracteristice diverșilor oxizi și săruri. O altă caracteristică a cristalelor ionice este conductivitatea scăzută a căldurii, dar performanța acesteia poate crește semnificativ atunci când este încălzită. La nodurile rețelei cristaline, puteți vedea diverse molecule care se disting prin legături atomice puternice.
Multe minerale pe care le găsim peste tot în natură au o structură cristalină. Iar starea amorfă a materiei este și natură în forma sa cea mai pură. Numai în acest caz corpul este ceva fără formă, dar cristalele pot lua forma celor mai frumoase poliedre cu fețe plate, precum și forma noi corpuri solide de o frumusețe și puritate uimitoare.
Ce sunt cristalele? Structură amorf-cristalină
Forma unor astfel de corpuri este constantă pentru o anumită legătură. De exemplu, berilul arată întotdeauna ca o prismă hexagonală. Fă un mic experiment. Se ia un mic cristal de sare cubica (minge) si se pune intr-o solutie speciala cat mai saturata cu aceeasi sare. De-a lungul timpului, veți observa că acest corp a rămas neschimbat - a dobândit din nouforma unui cub sau a unei bile, care este inerentă cristalelor de sare.
Substanțele amorfe-cristaline sunt astfel de corpuri care pot conține atât faze amorfe, cât și faze cristaline. Ce influențează proprietățile materialelor unei astfel de structuri? În principal, raporturi diferite de volume și aranjament diferit unul în raport cu celăl alt. Exemple comune de astfel de substanțe sunt materialele din ceramică, porțelan, sticlă-ceramică. Din tabelul proprietăților materialelor cu structură amorf-cristalină, se știe că porțelanul conține procentul maxim de fază de sticlă. Cifrele fluctuează între 40-60 la sută. Vom vedea cel mai scăzut conținut în exemplul de turnare a pietrei - mai puțin de 5 la sută. În același timp, plăcile ceramice vor avea o absorbție mai mare de apă.
După cum știți, materialele industriale precum porțelanul, plăcile ceramice, turnarea în piatră și vitro-ceramica sunt substanțe amorfe-cristaline, deoarece conțin faze sticloase și în același timp cristale în compoziția lor. În același timp, trebuie remarcat faptul că proprietățile materialelor nu depind de conținutul fazelor de sticlă din acesta.
Metale amorfe
Utilizarea substanțelor amorfe se desfășoară cel mai activ în domeniul medicinei. De exemplu, metalul răcit rapid este utilizat în mod activ în chirurgie. Datorită evoluțiilor asociate cu acesta, mulți oameni s-au putut mișca independent după răni grave. Chestia este că substanța unei structuri amorfe este un biomaterial excelent pentru implantare în oase. Primitin cazul fracturilor severe se introduc suruburi speciale, placi, pini, pini. Anterior, oțelul și titanul erau folosite în astfel de scopuri în chirurgie. Abia mai târziu s-a observat că substanțele amorfe se descompun foarte lent în organism, iar această proprietate uimitoare face posibilă refacerea țesuturilor osoase. Ulterior, substanța este înlocuită cu os.
Utilizarea substanțelor amorfe în metrologie și mecanică de precizie
Mecanica exactă se bazează tocmai pe acuratețe și, prin urmare, se numește așa. Un rol deosebit de important în această industrie, precum și în metrologie, îl au indicatorii ultrapreciși ai instrumentelor de măsură; acest lucru poate fi realizat prin utilizarea corpurilor amorfe în dispozitive. Datorită măsurătorilor precise, se efectuează cercetări de laborator și științifice la institutele din domeniul mecanicii și fizicii, se obțin noi medicamente, iar cunoștințele științifice sunt îmbunătățite.
Polimeri
Un alt exemplu de utilizare a unei substanțe amorfe sunt polimerii. Ele se pot schimba lent de la un solid la un lichid, în timp ce polimerii cristalini sunt caracterizați printr-un punct de topire, nu un punct de înmuiere. Care este starea fizică a polimerilor amorfi? Dacă dați acestor substanțe o temperatură scăzută, puteți vedea că vor fi în stare sticloasă și vor prezenta proprietățile solidelor. Încălzirea treptată face ca polimerii să înceapă să treacă într-o stare de elasticitate crescută.
Substanțele amorfe, dintre care tocmai le-am dat exemple, sunt utilizate intens înindustrie. Starea superelastică permite polimerilor să fie deformați în orice mod, iar această stare se realizează datorită flexibilității crescute a legăturilor și a moleculelor. O creștere suplimentară a temperaturii duce la faptul că polimerul capătă proprietăți și mai elastice. Începe să treacă într-o stare specială de fluid și vâscos.
Dacă lăsați situația necontrolată și nu împiedicați o creștere suplimentară a temperaturii, polimerul va suferi degradare, adică distrugere. Starea vâscoasă arată că toate unitățile macromoleculei sunt foarte mobile. Când o moleculă de polimer curge, legăturile nu numai că se îndreaptă, dar se apropie și foarte mult unele de altele. Acțiunea intermoleculară transformă polimerul într-o substanță dură (cauciuc). Acest proces se numește tranziție mecanică de sticlă. Substanța rezultată este folosită pentru a produce filme și fibre.
Poliamidele, poliacrilonitrilii pot fi obținute din polimeri. Pentru a face o peliculă polimerică, trebuie să forțați polimerii prin matrițe care au o gaură cu fante și să le aplicați pe bandă. În acest fel, sunt produse materiale de ambalare și baze pentru benzi magnetice. Polimerii includ, de asemenea, diverse lacuri (formând spumă într-un solvent organic), adezivi și alte materiale de lipire, compozite (bază polimerică cu umplutură), materiale plastice.
Aplicații polimerice
Acest tip de substanțe amorfe sunt ferm înrădăcinate în viețile noastre. Sunt aplicate peste tot. Acestea includ:
1. diverse baze pentrufabricarea de lacuri, cleiuri, produse din plastic (rășini fenol-formaldehidice).
2. Elastomeri sau cauciucuri sintetice.
3. Materialul electroizolant este clorură de polivinil, sau binecunoscutele ferestre din plastic din PVC. Este rezistent la incendii, deoarece este considerat cu ardere lentă, are rezistență mecanică crescută și proprietăți de izolare electrică.
4. Poliamida este o substanță cu rezistență foarte mare și rezistență la uzură. Are caracteristici dielectrice ridicate.
5. Plexiglas sau metacrilat de polimetil. Îl putem folosi în domeniul ingineriei electrice sau îl putem folosi ca material pentru structuri.
6. Fluoroplastul, sau politetrafluoretilena, este un dielectric bine cunoscut care nu prezintă proprietățile de dizolvare în solvenți de origine organică. Gama sa largă de temperatură și proprietățile dielectrice bune îi permit să fie utilizat ca material hidrofob sau anti-fricțiune.
7. Polistiren. Acest material nu este afectat de acizi. Acesta, ca și fluoroplastul și poliamida, poate fi considerat un dielectric. Foarte durabil în ceea ce privește impactul mecanic. Polistirenul este folosit peste tot. De exemplu, s-a dovedit bine ca material izolator structural și electric. Este folosit în inginerie electrică și radio.
8. Probabil cel mai faimos polimer pentru noi este polietilena. Materialul prezintă rezistență atunci când este expus la medii agresive, nu permite absolut trecerea umidității. Dacă ambalajul este din polietilenă, nu vă puteți teme că conținutul se va deteriora sub influența puternicelorploaie. Polietilena este, de asemenea, un dielectric. Aplicația sa este extinsă. Din el sunt realizate structuri de țevi, diverse produse electrice, folie izolatoare, mantale pentru cabluri de telefonie și linii electrice, piese pentru radio și alte echipamente.
9. PVC-ul este un material polimeric. Este sintetic și termoplastic. Are o structură de molecule care sunt asimetrice. Aproape nu trece apa si se face prin presare cu matritare si prin turnare. Clorura de polivinil este folosită cel mai des în industria electrică. Pe baza acesteia se creează diverse furtunuri termoizolante și furtunuri pentru protecție chimică, bănci de baterii, manșoane și garnituri izolante, fire și cabluri. PVC-ul este, de asemenea, un înlocuitor excelent pentru plumbul dăunător. Nu poate fi folosit ca circuit de în altă frecvență sub formă de dielectric. Și totul datorită faptului că în acest caz pierderile dielectrice vor fi mari. Foarte conductiv.
