amorf cisimler. Amorf cisimlerin erimesi. amorf maddeler. Maddenin kristal ve amorf hali. Amorf maddelerin uygulanması

Katılar, şekil ve hacim sabitliği ile karakterize edilir ve kristal ve amorf olarak ikiye ayrılır.

Kristalin cisimler

Kristal halindeki her kimyasal madde, kristalin fiziksel özelliklerini belirleyen belirli bir kristal kafesine karşılık gelir.

Biliyor musun?
Yıllar önce St. Petersburg'da ısıtılmayan depolardan birinde büyük miktarda parlak beyaz kalaylı düğme stokları vardı. Ve aniden kararmaya, parlaklıklarını kaybetmeye ve toz haline gelmeye başladılar. Birkaç gün içinde düğme dağları gri bir toz yığınına dönüştü. "Teneke Veba"- bu yüzden buna beyaz kalay "hastalığı" adını verdiler.
Ve bu sadece kalay kristallerindeki atomların düzeninin yeniden düzenlenmesiydi. Beyaz türden griye geçen kalay, toz haline gelir.
Hem beyaz hem de gri kalay kalay kristalleridir, ancak düşük sıcaklıklarda kristal yapıları değişir ve bunun sonucunda maddenin fiziksel özellikleri değişir.

Kristaller çeşitli şekillerde olabilir ve düz yüzeylerle sınırlıdır.

Doğada şunlar vardır:
A) tek kristaller- bunlar düzenli çokgenler şeklinde ve sürekli bir kristal kafese sahip tek homojen kristallerdir

Tuz monokristalleri:

B) polikristaller- Bunlar küçük, rastgele düzenlenmiş kristallerden kaynaşmış kristal gövdelerdir.
Katıların çoğu çok kristalli bir yapıya sahiptir (metaller, taşlar, kum, şeker).

Bizmut polikristalleri:

Kristallerin anizotropisi

Kristallerde var anizotropi- fiziksel özelliklerin (mekanik mukavemet, elektriksel iletkenlik, termal iletkenlik, ışığın kırılması ve emilmesi, kırınım vb.) kristalin içindeki yöne bağımlılığı.

Anizotropi esas olarak tek kristallerde görülür.

Polikristallerde (örneğin büyük bir metal parçasında), anizotropi olağan durumda görülmez.
Polikristaller çok sayıda küçük kristal taneciklerden oluşur. Her birinin anizotropisi olmasına rağmen, düzenlemelerinin rastgeleliği nedeniyle, polikristalin gövde bir bütün olarak anizotropisini kaybeder.

Herhangi bir kristal madde kesin olarak tanımlanmış bir sıcaklıkta erir ve kristalleşir. erime noktası: demir - 1530 ° 'de, kalay - 232 °' de, kuvars - 1713 °' de, cıva - eksi 38 °' de.

Parçacıklar bir kristaldeki düzenin sırasını ancak erimeye başlarsa bozabilir.

Parçacıkların düzeni olduğu sürece bir kristal kafes vardır - bir kristal vardır. Parçacıkların yapısı bozuldu - bu, kristalin eridiği - sıvıya dönüştüğü veya buharlaştığı - buhara dönüştüğü anlamına gelir.

Amorf cisimler

Amorf cisimlerin atom ve moleküllerin (cam, reçine, kehribar, reçine) dizilişinde kesin bir düzen yoktur.

Amfatik cisimlerde, izotropi-Fiziksel özellikleri her yönde aynıdır.

Dış etkiler altında amorf cisimler sergiler eşzamanlı elastik özellikler (çarpma anında katılar gibi parçalara ayrılırlar) ve akışkanlık (uzun süre maruz kaldıklarında sıvı gibi akırlar).

Amorf cisimler, düşük sıcaklıklarda özellikleri bakımından katılara, yüksek sıcaklıklarda ise çok viskoz sıvılara benzerler.

Amorf cisimler belirli bir erime noktasına sahip değil ve dolayısıyla kristalizasyon sıcaklığı.
Isıtıldığında yavaş yavaş yumuşarlar.

Amorf cisimler işgal eder ara konum kristal katılar ve sıvılar arasında.

Aynı madde Hem kristal hem de kristal olmayan formda bulunabilir.

Bir maddenin sıvı eriyiğinde parçacıklar tamamen rastgele hareket eder.
Örneğin şeker eritilirse:

1. Eriyik yavaşça ve sakin bir şekilde katılaşırsa, parçacıklar eşit sıralar halinde toplanır ve kristaller oluşur. Toz şeker veya parça şeker bu şekilde elde edilir;

2. Soğutma çok hızlı gerçekleşirse, parçacıkların düzenli sıralar halinde birikmesi için zamanları olmaz ve eriyik kristal olmayan bir şekilde katılaşır. Yani eritilmiş şeker soğuk suya veya çok soğuk bir tabağa dökülürse şeker şekeri, kristal olmayan şeker oluşur.

Muhteşem!

Zamanla, kristal olmayan bir madde "yeniden doğabilir" veya daha doğrusu kristalleşebilir, içindeki parçacıklar düzenli sıralar halinde toplanabilir.

Yalnızca farklı maddelerin periyodu farklıdır: şeker için bu süre birkaç aydır, taş için ise milyonlarca yıldır.

Lolipopun iki veya üç ay sessizce yatmasına izin verin, üzeri gevşek bir kabukla kaplanacaktır. Büyüteçle bakın: bunlar küçük şeker kristalleridir. Kristal olmayan şekerde kristaller büyümeye başladı. Birkaç ay daha bekleyin; yalnızca kabuk değil, lolipopun tamamı kristalleşecektir.

Sıradan pencere camlarımız bile kristalleşebilir. Çok eski cam bazen tamamen bulanık hale gelir çünkü içinde küçük opak kristallerden oluşan bir kütle oluşur.

Cam fabrikalarında bazen fırında bir “keçi”, yani bir kristal cam bloğu oluşur. Bu kristal cam çok dayanıklıdır, fırını yok etmek inatçı bir "keçiyi" oradan çıkarmaktan daha kolaydır.
Bilim adamları bunu inceledikten sonra çok dayanıklı yeni bir cam malzeme - cam seramik - yarattılar. Bu, camın toplu kristalleşmesi sonucu elde edilen bir cam-seramik malzemedir.

Meraklı!

Farklı kristal formları olabilir aynı madde.
Örneğin karbon.

Grafit kristal karbondur. Grafit, hafifçe basıldığında kağıt üzerinde iz bırakan kalem sapları yapmak için kullanılır. Grafitin yapısı katmanlıdır. Grafit katmanları kolayca kayar, böylece grafit pulları yazarken kağıda yapışır.

Ama kristal karbonun başka bir biçimi daha var. elmas.

AMORF VÜCUTLAR(Yunan amorfları - şekilsiz) - temel kompozit parçacıkların (atomlar, iyonlar, moleküller, bunların kompleksleri) uzayda rastgele düzenlendiği gövdeler. Amorf cisimleri kristal olanlardan ayırmak için (bkz. Kristaller), X-ışını kırınım analizi kullanılır (bkz.). X-ışınlarındaki kristal cisimler halkalar, çizgiler, noktalar şeklinde açıkça tanımlanmış bir kırınım deseni verir ve amorf cisimler bulanık, düzensiz bir görüntü verir.

Amorf cisimler aşağıdaki özelliklere sahiptir: 1) normal koşullar altında izotropiktirler, yani özellikleri (mekanik, elektriksel, kimyasal, termal vb.) her yönde aynıdır; 2) belirli bir erime noktasına sahip değildir ve sıcaklık arttıkça, çoğu amorf cisim yavaş yavaş yumuşayarak sıvı hale geçer. Bu nedenle, amorf cisimler, bireysel moleküller arasındaki etkileşim kuvvetlerinin artması nedeniyle viskozitedeki keskin bir artış nedeniyle (bkz.) Kristalleşme zamanı olmayan aşırı soğutulmuş sıvılar olarak düşünülebilir. Hazırlama yöntemlerine bağlı olarak birçok madde amorf, orta veya kristal halinde olabilir (proteinler, kükürt, silika vb.). Ancak pratikte bu hallerden yalnızca birinde bulunan maddeler vardır. Yani çoğu metal ve tuz kristal halindedir.

Amorf cisimler yaygındır (cam, doğal ve yapay reçineler, kauçuk vb.). Aynı zamanda amorf cisimler olan yapay polimer malzemeler teknolojide, günlük yaşamda, tıpta (vernikler, boyalar, protezler için plastikler, çeşitli polimer filmler) vazgeçilmez hale gelmiştir.

Vahşi doğada amorf cisimler, sitoplazmayı ve biyopolimerlerden - uzun zincirli makromoleküllerden oluşan hücre ve dokuların yapısal elemanlarının çoğunu içerir: proteinler, nükleik asitler, lipitler, karbonhidratlar. Biyopolimer molekülleri birbirleriyle kolayca etkileşime girerek agregatlar (bkz. Agregasyon) veya sürüler-koaservatlar (bkz. Koaservasyon) verir. Amorf cisimler ayrıca hücrelerde kalıntılar, rezerv maddeler (nişasta, lipitler) şeklinde bulunur.

Biyolojik nesnelerin amorf gövdelerinin bir parçası olan polimerlerin bir özelliği, örneğin tersinir bir durumdaki fizikokimyasal bölgelerin dar sınırlarının varlığıdır. Sıcaklık kritik sıcaklığın üzerine çıktığında yapıları ve özellikleri (proteinlerin pıhtılaşması) geri dönülemez şekilde değişir.

Bir dizi yapay polimerin oluşturduğu amorf cisimler sıcaklığa bağlı olarak üç durumda olabilir: camsı, oldukça elastik ve sıvı (viskoz-akışkan).

Canlı bir organizmanın hücreleri, sabit bir sıcaklıkta bir sıvıdan oldukça elastik bir duruma geçişlerle, örneğin bir kan pıhtısının geri çekilmesi, kas kasılmasıyla karakterize edilir (bkz.). Biyolojik sistemlerde amorf cisimler, sitoplazmanın sabit bir durumda tutulmasında belirleyici bir rol oynar. Biyolojik nesnelerin şeklini ve gücünü korumada amorf cisimlerin rolü önemlidir: bitki hücrelerinin selüloz kabuğu, spor ve bakteri kabukları, hayvanların derisi vb.

Kaynakça: Bresler S.E. ve Yerusalimsky B.L. Makromoleküllerin fiziği ve kimyası, M.-L., 1965; Kitaygorodsky A.I. İnce kristalli ve amorf cisimlerin X-ışını kırınım analizi, M.-L., 1952; o. Atom dünyasında düzen ve düzensizlik, M., 1966; Kobeko P.P. Amorf maddeler, M.-L., 1952; Setlow R. ve Pollard E. Moleküler biyofizik, çev. İngilizceden, M., 1964.

Katı cisim, maddenin sıvı, gaz ve plazma dışındaki dört temel halinden biridir. Yapısal sağlamlık ve şekil veya hacimdeki değişikliklere karşı direnç ile karakterize edilir. Sıvıdan farklı olarak katı bir cisim akmaz veya içine konulduğu kabın şeklini almaz. Bir katı, gazlarda olduğu gibi mevcut hacmini dolduracak kadar genleşmez.
Bir katıdaki atomlar birbiriyle yakından ilişkilidir, kristal kafesin düğüm noktalarında düzenli bir durumdadır (bunlar metaller, sıradan buz, şeker, tuz, elmastır) veya düzensiz düzenlenmişlerdir, katı bir tekrarlanabilirliğe sahip değildirler. kristal kafesin yapısı (bunlar pencere camı, reçine, mika veya plastik gibi amorf gövdelerdir).

Kristalin cisimler

Kristalin katılar veya kristaller ayırt edici bir iç özelliğe sahiptir - bir maddenin atomlarının, moleküllerinin veya iyonlarının belirli bir konumu işgal ettiği kristal kafes formunda bir yapı.
Kristal kafes, kristallerde bir maddeyi diğerinden ayıran özel düz yüzeylerin varlığına yol açar. X ışınlarına maruz kaldığında her kristal kafes, bir maddeyi tanımlamak için kullanılabilecek karakteristik bir desen yayar. Kristallerin yüzleri, bir maddeyi diğerinden ayıran belirli açılarda kesişir. Kristal bölünürse yeni yüzler orijinaliyle aynı açılarda kesişecektir.

Örneğin galen - galen, pirit - pirit, kuvars - kuvars. Kristal yüzleri galende (PbS) ve piritte (FeS 2) dik açılarda, kuvarsta ise diğer açılarda kesişir.

Kristal Özellikleri

• sabit hacim;
• doğru geometrik şekil;
• anizotropi - kristalin yönünden mekanik, ışık, elektriksel ve termal özelliklerdeki fark;
• iyi tanımlanmış erime noktası, çünkü kristal kafesin düzenliliğine bağlıdır. Bir katıyı bir arada tutan moleküller arası kuvvetler aynıdır ve her etkileşimi aynı anda kırmak için aynı miktarda termal enerji gerekir.

Amorf cisimler

Kristal kafes hücrelerinin katı bir yapısına ve tekrarlanabilirliğine sahip olmayan amorf cisimlerin örnekleri şunlardır: cam, reçine, teflon, poliüretan, naftalin, polivinil klorür.

İki karakteristik özelliği vardır: izotropi ve belirli bir erime noktasının olmaması.
Amorf cisimlerin izotropisi, bir maddenin fiziksel özelliklerinin her yönde aynılığı olarak anlaşılmaktadır.
Amorf bir katıda, kristal kafesin komşu düğümlerine olan mesafe ve komşu düğümlerin sayısı malzeme boyunca değişir. Bu nedenle moleküller arası etkileşimleri kırmak için farklı miktarda termal enerji gerekir. Sonuç olarak amorf maddeler geniş bir sıcaklık aralığında yavaşça yumuşar ve net bir erime noktasına sahip değildir.
Amorf katıların bir özelliği, düşük sıcaklıklarda katıların özelliklerine ve artan sıcaklıkla birlikte sıvıların özelliklerine sahip olmalarıdır.

Kristalin katıların aksine, amorf bir cisimdeki parçacıkların düzenlenmesinde kesin bir düzen yoktur.

Amorf katılar şekillerini koruyabilseler de kristal kafesleri yoktur. Yalnızca komşulukta bulunan moleküller ve atomlar için bir miktar düzenlilik gözlenir. Bu sipariş denir kısa menzilli düzen . Her yönde tekrarlanmaz ve kristal cisimlerde olduğu gibi uzun mesafelerde korunmaz.

Amorf cisimlere örnek olarak cam, amber, yapay reçineler, balmumu, parafin, hamuru vb. verilebilir.

Amorf cisimlerin özellikleri

Amorf cisimlerdeki atomlar rastgele konumlanmış noktalar etrafında salınır. Dolayısıyla bu cisimlerin yapısı sıvıların yapısına benzemektedir. Ancak içlerindeki parçacıklar daha az hareketlidir. Denge konumu etrafındaki salınımlarının süresi sıvılardan daha uzundur. Atomların başka bir konuma sıçraması da çok daha az sıklıkla meydana gelir.

Kristal katılar ısıtıldığında nasıl davranır? Belli bir noktadan sonra erimeye başlıyorlar erime noktası. Ve bir süre, tüm madde eriyene kadar aynı anda hem katı hem de sıvı haldedirler.

Amorf cisimlerin belirli bir erime noktası yoktur. . Isıtıldığında erimezler, ancak yavaş yavaş yumuşarlar.

Isıtma cihazının yanına bir parça hamuru koyun. Bir süre sonra yumuşacık olacaktır. Bu bir anda olmaz, belli bir süre içinde olur.

Amorf cisimlerin özellikleri sıvılarınkine benzer olduğundan, çok yüksek viskoziteye sahip aşırı soğutulmuş sıvılar (katılaşmış sıvılar) olarak kabul edilirler. Normal şartlarda akamazlar. Ancak ısıtıldığında içlerindeki atom sıçramaları daha sık meydana gelir, viskozite azalır ve amorf cisimler yavaş yavaş yumuşar. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa viskozite o kadar düşük olur ve amorf cisim yavaş yavaş sıvı hale gelir.

Sıradan cam katı, amorf bir gövdedir. Silikon oksit, soda ve kirecin eritilmesiyle elde edilir. Karışımı yaklaşık 140°C'ye ısıtarak sıvı bir camsı kütle elde edin. Sıvı cam soğutulduğunda, kristal cisimler gibi katılaşmaz, ancak viskozitesi artan ve akışkanlığı azalan bir sıvı olarak kalır. Normal şartlarda bize katı bir cisim gibi görünür. Ancak gerçekte bu, çok büyük bir viskoziteye ve akışkanlığa sahip bir sıvıdır; o kadar küçüktür ki, en ultra hassas cihazlar tarafından zorlukla ayırt edilebilir.

Maddenin amorf hali kararsızdır. Zamanla amorf bir durumdan yavaş yavaş kristal bir duruma dönüşür. Farklı maddelerde bu işlem farklı hızlarda gerçekleşir. Şeker kristallerinin şeker şekerlerini nasıl kapladığını görüyoruz. Bu fazla zaman almaz.

Ve sıradan camda kristallerin oluşması için çok zaman geçmesi gerekir. Kristalleşme sırasında cam gücünü, şeffaflığını kaybeder, bulanıklaşır ve kırılgan hale gelir.

Amorf cisimlerin izotropisi

Kristal katılarda fiziksel özellikler farklı yönlerde farklılık gösterir. Amorf cisimlerde ise her yönde aynıdırlar. Bu fenomene denir izotropi .

Amorf bir cisim, elektriği ve ısıyı her yöne eşit şekilde iletir ve ışığı eşit şekilde kırar. Ses amorf cisimlerde de her yöne eşit olarak yayılır.

Amorf maddelerin özellikleri modern teknolojilerde kullanılmaktadır. Kristal yapıya sahip olmayan ve amorf katılar olan metal alaşımları özellikle ilgi çekicidir. Arandılar metal gözlük . Fiziksel, mekanik, elektriksel ve diğer özellikleri, geleneksel metallerin benzer özelliklerinden daha iyi farklıdır.

Bu nedenle tıpta gücü titanyumunkini aşan amorf alaşımlar kullanılır. Kırık kemikleri birbirine bağlayan vidalar veya plakalar yapmak için kullanılırlar. Titanyum bağlantı elemanlarının aksine bu malzeme yavaş yavaş parçalanır ve zamanla yerini kemik malzeme alır.

Yüksek mukavemetli alaşımlar metal kesme aletlerinin, bağlantı parçalarının, yayların ve mekanizma parçalarının imalatında kullanılır.

Japonya'da yüksek manyetik geçirgenliğe sahip amorf bir alaşım geliştirildi. Dokulu transformatör çelik sacları yerine transformatör çekirdeklerinde kullanılmasıyla girdap akımı kayıpları 20 kat azaltılabilir.

Amorf metallerin benzersiz özellikleri vardır. Bunlara geleceğin malzemesi deniyor.

Amorf cisimlerin yapısı. Elektron mikroskobu ve x-ışınları kullanılarak yapılan çalışmalar, amorf cisimlerde parçacıkların düzenlenmesinde katı bir düzen olmadığını göstermektedir. Kristallerin aksine, orada uzun menzilli düzen parçacıkların düzenlenmesinde, amorf cisimlerin yapısında siparişi kapat. Bu, parçacıkların düzenlenmesinde belirli bir düzenin yalnızca her bir parçacığın yakınında korunduğu anlamına gelir (şekle bakın).

Şeklin üst kısmı kristal kuvars içindeki parçacıkların dizilişini, alt kısmı ise kuvarsın varlığının amorf formundaki parçacıkların dizilişini göstermektedir. Bu maddeler aynı parçacıklardan oluşur - silikon oksit SiO2 molekülleri.

Herhangi bir cismin parçacıkları gibi, Amorf cisimlerin parçacıkları sürekli ve rastgele titreşir ve kristal parçacıklarının bir yerden bir yere sıçrayabilmesinden daha sıktır. Bu, amorf cisimlerin parçacıklarının eşit derecede yoğun olmamasıyla kolaylaştırılır - bazı yerlerde parçacıkları arasında nispeten büyük boşluklar vardır. Ancak bu, kristallerdeki "boşluklar" ile aynı şey değildir (bkz. § 7-e).

Amorf cisimlerin kristalleşmesi. Zamanla (haftalar, aylar) bazı amorf cisimler kendiliğinden kristal bir duruma geçer. Örneğin şekerleme veya bal, birkaç ay boyunca kendi başına bırakıldığında opak hale gelir. Bu durumda bal ve şekerlerin "şekerlenmiş" olduğunu söylüyorlar. Şekerli bir şekeri kırdığımızda veya bir kaşıkla balı aldığımızda, daha önce amorf bir halde bulunan şeker kristallerinin oluştuğunu gerçekten görüyoruz.

Amorf cisimlerin kendiliğinden kristalleşmesi şunu gösterir: Maddenin kristal hali, amorf halinden daha kararlıdır. MKT bunu şöyle açıklıyor. "Komşuların" itici kuvvetleri, amorf gövdenin parçacıklarının esas olarak büyük boşlukların olduğu yerlere doğru hareket etmesine neden olur. Sonuç olarak, parçacıkların daha düzenli bir şekilde düzenlenmesi, yani kristalleşme meydana gelir.

Kendini kontrol et:

1. Bu bölümün amacı tanıtmaktır...
2. Amorf cisimlere hangi karşılaştırmalı özelliği verdik?
3. Deney için aşağıdaki ekipman ve malzemeleri kullanıyoruz: ...
4. Bu deneyime hazırlanırken...
5. Deney sırasında ne göreceğiz?
6. Bir stearin mumu ve bir parça hamuru ile yapılan deneyin sonucu nedir?
7. Amorf cisimlerin aksine, kristal cisimler...
8. Kristal bir cisim eridiğinde...
9. Kristal katıların aksine, amorf...
10. Amorf cisimler, hangileri için olan cisimleri içerir ...
11. Amorf cisimlerin sıvılara benzemesini sağlayan şey nedir? Onlar...
12. Amorf cisimlerin akışkanlığını doğrulamak için deneyin başlangıcını açıklayın.
13. Amorf cisimlerin akışkanlığını doğrulamak için yapılan bir deneyin sonucunu açıklayın.
14. Deneyimlerden bir sonuç formüle edin.
15. Amorf cisimlerin parçacıklarının dizilişinde katı bir düzen olmadığını nasıl biliyoruz?
16. Amorf bir cismin parçacıklarının düzenlenmesinde "kısa menzilli düzen" terimini nasıl anlıyoruz?
17. Aynı silikon oksit molekülleri hem kristal hem de ...
18. Amorf bir cismin parçacıklarının hareketinin doğası nedir?
19. Amorf bir cismin parçacıklarının düzeninin doğası nedir?
20. Zamanla amorf cisimlere ne olabilir?
21. Şekerde veya şekerlenmiş balda polikristal şekerin varlığından nasıl emin olabilirsiniz?
22. Neden maddenin kristal halinin amorf halinden daha kararlı olduğuna inanıyoruz?
23. MKT bazı amorf cisimlerin bağımsız kristalleşmesini nasıl açıklıyor?