Corpi cristallo e amorfi: struttura e proprietà
Esistono diversi stati aggregativi in cui si trovano tutti i corpi e le sostanze. Questo è:
- gas;
- liquido;
- plasma;
- solida.
Se consideriamo la popolazione totale del pianeta e dello spazio, la maggior parte delle sostanze e dei corpi sono ancora in uno stato di gas e plasma. Tuttavia, sulla Terra stessa, anche il contenuto di particelle solide è significativo. Qui ne parleremo, scoprendo quali solidi cristallini e amorfi sono.
Cristallino e corpi amorfi: concetto generale
Tutti i solidi, i corpi, gli oggetti sono suddivisi condizionatamente in:
- cristallo;
- amorfo.
La differenza tra loro è enorme, perché le basi dell'unità sono i segni della struttura e delle proprietà manifestate. In breve, i cristalli solidi sono quelle sostanze e corpi che hanno un certo tipo di spazio reticolo cristallino cioè, hanno la capacità di cambiare in una certa direzione, ma non in tutte (anisotropia).
Se, tuttavia, i composti amorfi sono caratterizzati, il loro primo segno è la capacità di cambiare le caratteristiche fisiche in tutte le direzioni contemporaneamente. Questo è chiamato isotropia.
La struttura, le proprietà dei corpi cristallini e amorfi sono completamente differenti. Se il primo ha una struttura chiaramente limitata costituita da particelle ordinate nello spazio, allora quest'ultimo non ha ordine.
Proprietà dei solidi
I corpi cristallini e amorfi appartengono tuttavia a un unico gruppo di solidi, e quindi hanno tutte le caratteristiche di questo stato aggregativo. Cioè, le proprietà generali per loro saranno le seguenti:
- Meccanico - elasticità, durezza, capacità di deformarsi.
- Punto di ebollizione e fusione, coefficiente di dilatazione termica.
- Elettrica e magnetica - conducibilità termica ed elettrica.
Pertanto, gli stati in esame possiedono tutte queste caratteristiche. Appaiono solo nei corpi amorfi, saranno leggermente diversi rispetto a quelli cristallini.
Le proprietà importanti per scopi industriali sono meccaniche ed elettriche. La capacità di recuperare dalla deformazione o, al contrario, di sgretolarsi e macinarsi è una caratteristica importante. Anche un grande ruolo è giocato dal fatto che una sostanza può condurre una corrente elettrica o non è in grado di farlo.
Struttura di cristallo
Se descriviamo la struttura di corpi cristallini e amorfi, allora prima di tutto è necessario indicare il tipo di particelle che li compongono. Nel caso di Cristalli ci possono essere ioni atomi, atomi, ioni (in metalli) molecole (raramente).
In generale, queste strutture sono caratterizzate dalla presenza di un reticolo spaziale strettamente ordinato, che è formato come risultato della disposizione delle particelle che formano la sostanza. Se immagini la struttura di un cristallo in modo figurativo, ottieni qualcosa del genere: gli atomi (o altre particelle) sono distanziati gli uni dagli altri a certe distanze, in modo da ottenere la cella unitaria ideale del reticolo cristallino futuro. Quindi questa cella viene ripetuta molte volte, quindi viene formata la struttura generale.
La caratteristica principale è che le proprietà fisiche in tali strutture variano in parallelo, ma non in tutte le direzioni. Questo fenomeno è chiamato anisotropia. Cioè, se agisci su una parte del cristallo, il secondo lato potrebbe non rispondere ad esso. Quindi, puoi macinare mezzo pezzo di sale, ma il secondo rimarrà intatto.
Tipi di cristallo
È consuetudine designare due varianti di cristalli. Il primo è costituito da strutture monocristalline, cioè quando il reticolo stesso è 1. I corpi cristallini e amorfi in questo caso sono completamente diversi nelle proprietà. Dopo tutto, un singolo cristallo è caratterizzato da anisotropia nella sua forma pura. È la più piccola struttura elementare.
Se i singoli cristalli vengono ripetuti molte volte e sono combinati in uno, allora stiamo parlando di un policristallo. Quindi non si parla di anisotropia, poiché l'orientamento delle cellule elementari viola la struttura ordinata generale. A questo proposito, i policristalli e i corpi amorfi sono vicini l'uno all'altro in termini delle loro proprietà fisiche.
Metalli e leghe
I corpi cristallini e amorfi sono molto vicini l'uno all'altro. È facile convincersene, prendendo come esempio i metalli e le loro leghe. Da soli, sono in condizioni normali solidi. Tuttavia, a una certa temperatura iniziano a sciogliersi e, fino a quando si verifica la completa cristallizzazione, rimarranno in uno stato di allungamento, una massa spessa e viscosa. E questo è già lo stato amorfo del corpo.
Pertanto, in senso stretto, quasi ogni sostanza cristallina può, a certe condizioni, diventare amorfa. Proprio come quest'ultimo durante la solidificazione, diventa un solido con una struttura spaziale ordinata.
I metalli possono avere diversi tipi di strutture spaziali, le più famose e studiate delle quali sono le seguenti:
- Semplice cubico.
- A facce centrate.
- Obemotsentrirovannaya.
La struttura del cristallo può essere basata su un prisma o una piramide e la sua parte principale è rappresentata da:
- un triangolo;
- parallelogramma;
- per quadrato;
- esagono.
Una sostanza con un semplice reticolo cubico regolare ha proprietà isotropiche ideali.
Il concetto di amorfo
Corpi cristallini e amorfi esternamente abbastanza semplici da distinguere. Dopotutto, quest'ultimo può essere spesso confuso con liquidi viscosi. La struttura di una sostanza amorfa si basa anche su ioni, atomi, molecole. Tuttavia, non formano una struttura rigida ordinata e pertanto le loro proprietà cambiano in tutte le direzioni. Cioè, sono isotropi.
Le particelle sono disposte in modo casuale, a caso. Solo a volte possono formare piccoli loci, che comunque non influenzano le proprietà generali mostrate.
Proprietà di corpi simili
Sono identici a quelli dei cristalli. Le differenze sono solo in indicatori per ogni particolare corpo. Quindi, ad esempio, possiamo distinguere tali parametri caratteristici di corpi amorfi:
- fermezza;
- densità;
- viscosità;
- duttilità;
- conduttività e semiconduttività.
Spesso puoi soddisfare le condizioni al contorno dei composti. I corpi cristallini e amorfi possono diventare semi-amorfi.
Interessante è anche la caratteristica dello stato in questione, che si manifesta con una forte influenza esterna. Quindi, se un corpo amorfo è sottoposto a un forte colpo o una deformazione, allora è capace di comportarsi come un policristallo e di dividere in piccoli pezzi. Tuttavia, se viene dato tempo a queste parti, presto si riuniranno e si trasformeranno in uno stato fluido viscoso.
Questo stato dei composti non ha una temperatura specifica a cui si verifica una transizione di fase. Questo processo è molto esteso, a volte anche per decenni (ad esempio, la decomposizione del polietilene a bassa pressione).
Esempi di sostanze amorfe
Ci sono molti esempi di tali sostanze. Cerchiamo di designare alcuni più evidenti e spesso soddisfatti.
- Il cioccolato è una tipica sostanza amorfa.
- Resine, tra cui fenolo-formaldeide, tutte le materie plastiche.
- Ambra.
- Vetro di qualsiasi composizione.
- Bitume.
- Tar.
- Cera e altri
Un corpo amorfo è formato come risultato di una cristallizzazione molto lenta, cioè un aumento della viscosità della soluzione quando la temperatura viene abbassata. Spesso è difficile chiamare tali sostanze solide, piuttosto si riferiscono a liquidi densi viscosi.
I composti che non si cristallizzano affatto durante la solidificazione hanno uno stato speciale. Si chiamano occhiali, e lo stato - vetroso.
Sostanze vetrose
Le proprietà dei corpi cristallini e amorfi sono simili, come abbiamo scoperto, a causa della loro origine comune e di una singola natura interna. Ma a volte sono considerati separatamente uno stato speciale di sostanze, chiamato vitreo. È una soluzione minerale omogenea che cristallizza e indurisce senza la formazione di griglie spaziali. Cioè, rimane sempre isotropico in termini di modifica delle proprietà.
Ad esempio, un vetro convenzionale non ha il valore esatto del punto di fusione. Solo con l'aumento di questo indicatore si scioglie lentamente, si ammorbidisce e si trasforma in uno stato liquido. Se l'effetto viene interrotto, si verificherà il processo inverso e inizierà la solidificazione, ma senza cristallizzazione.
Tali sostanze sono molto apprezzate, il vetro oggi è uno dei materiali da costruzione più diffusi e richiesti in tutto il mondo.