Аморфные тела и их свойства

  • Печать

Аморфные тела и их свойства

В отличие от кристаллических твёрдых тел, в расположении частиц в аморфном теле нет строгого порядка.

Хотя аморфные твёрдые тела способны сохранять форму, кристаллической решётки у них нет. Некоторая закономерность наблюдается лишь для молекул и атомов, расположенных по соседству. Такой порядок называется ближним порядком. Он не повторяется по всем направлениям и не сохраняется на больших расстояниях, как у кристаллических тел.

Примеры аморфных тел — стекло, янтарь, искусственные смолы, воск, парафин, пластилин и др.


Особенности аморфных тел

Аморфные тела и их свойства

Атомы в аморфных телах совершают колебания вокруг точек, которые расположены хаотично. Поэтому структура этих тел напоминает структуру жидкостей. Но частицы в них менее подвижны. Время их колебания вокруг положения равновесия больше, чем в жидкостях. Перескоки атомов в другое положение также происходят намного реже.

Как ведут себя при нагревании твёрдые кристаллические тела? Они начинают плавиться при определённой температуре плавления. И некоторое время одновременно находятся в твёрдом и жидком состоянии, пока не расплавится всё вещество.

У аморфных тел определённой температуры плавления нет. При нагревании они не плавятся, а постепенно размягчаются.


Положим кусок пластилина вблизи нагревательного прибора. Через какое-то время он станет мягким. Это происходит не мгновенно, а в течение некоторого интервала времени.

Так как свойства аморфных тел схожи со свойствами жидкостей, то их рассматривают как переохлаждённые жидкости с очень большой вязкостью (застывшие жидкости). При обычных условиях течь они не могут. Но при нагревании перескоки атомов в них происходят чаще, уменьшается вязкость, и аморфные тела постепенно размягчаются. Чем выше температура, тем меньше вязкость, и постепенно аморфное тело становится жидким.

Обычное стекло — твёрдое аморфное тело. Его получают, расплавляя оксид кремния, соду и известь. Нагрев смесь до 1400оС, получают жидкую стекловидную массу. При охлаждении жидкое стекло не затвердевает, как кристаллические тела, а остаётся жидкостью, вязкость которой увеличивается, а текучесть уменьшается. При обычных условиях оно кажется нам твёрдым телом. Но на самом деле это жидкость, которая имеет огромную вязкость и текучесть, настолько малую, что она едва различается самыми сверхчувствительными приборами.

Аморфное состоянием вещества неустойчиво. Со временем из аморфного состояния оно постепенно переходит в кристаллическое. Этот процесс в разных веществах проходит с разной скоростью. Мы видим, как покрываются кристаллами сахара леденцы. Для этого нужно не очень много времени.


А для того чтобы кристаллы образовались в обычном стекле, времени должно пройти немало. При кристаллизации стекло теряет свою прочность, прозрачность, мутнеет, становится хрупким.

Изотропность аморфных тел

В кристаллических твёрдых телах физические свойства различаются в разных направлениях. А в аморфных телах они по всем направлениям одинаковы. Это явление называют изотропностью.

Аморфное тело одинаково проводит электричество и теплоту по всем направлениям, одинаково преломляет свет. Звук также одинаково распространяются в аморфных телах по всем направлениям.

Свойства аморфных веществ используются в современных технологиях. Особый интерес вызывают металлические сплавы, которые не имеют кристаллической структуры и относятся к твёрдым аморфным телам. Их называют металлическими стёклами. Их физические, механические, электрические и другие свойства отличаются от аналогичных свойств обычных металлов в лучшую сторону.


Так, в медицине используют аморфные сплавы, прочность которых превышает прочность титана. Из них делают винты или пластины, которыми соединяют сломанные кости. В отличие от титановых деталей крепления этот материал постепенно распадается и со временем заменяется костным материалом.

Применяют высокопрочные сплавы при изготовлении металлорежущих инструментов, арматуры, пружин, деталей механизмов.

В Японии разработан аморфный сплав, обладающий высокой магнитной проницаемостью. Применив его в сердечниках трансформаторов вместо текстурованных листов трансформаторной стали, можно снизить потери на вихревых токах в 20 раз.

Аморфные металлы обладают уникальными свойствами. Их называют материалом будущего.

  • < Назад
  • Вперёд >

В зависимости от давления и температуры вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Различают два состояния твердых веществ: кристаллическое и аморфное. Кристаллическими называют тела, в которых атомы и молекулы расположены в правильном геометрическом порядке, а аморфными — в которых атомы и молекулы расположены беспорядочно.

Кристаллическое состояние характеризуется упорядоченной структурой. Упорядоченность в кристаллах обус­ловливается правильным геометрическим расположением частиц, из которых состоит твердое вещество.


ждое кристаллическое вещество имеет определенную, характерную форму. Например, кристаллы поваренной соли имеют форму куба. Некоторые кристаллы обладают способностью преобразовывать один вид энергии в другой, например механическую в электрическую, усиливают многие физические процессы, реагируют на присутствие ядерных излучений. Кристаллы образуются из охлаждающихся растворов и расплавов путем выделения вещества из пересыщенных растворов, при возгонке из паров и газов, при перекристаллизации твердых масс. Особенность кристаллических веществ — анизотропность (неравносвойственность). Анизотропность проявляется в том, что в зависимости от направления в кристалле меняются свойства: механические, оптические, термические, электрические, химические и т. п. Кристаллы однородны, то есть любая частица кристалла данного вещества обладает тем же химическим составом, что и целый кристалл, имеет такое же внутреннее строение и, следовательно, будет обладать анизотропностью. Кристаллические тела имеют постоянную (при данном давлении) температуру плавления.

Аморфные вещества не образуют правильной геометрической структуры, представляя собой структуры неупорядоченно распо­ложенных молекул. В отличие от кристаллических веществ, имеющих вполне определенную температуру плавления, аморфные вещества плавятся в широком интервале температур. При нагревании они постепенно размягчаются, затем начинают растекаться и, наконец, становятся жидкими. Примерами аморфных веществ могут быть стекла и смолы. К аморфным веществам относится также большинство полимеров. Некоторые вещества могут находиться и в кристаллическом, и в аморфном состояниях, — например сера, оксид кремния ( IV ) и др. Аморфные вещества изотропны (равносвойственны) — механические, оптические и другие свойства во всех направлениях одинаковы.


Многие вещества могут быть переведены из аморфного со­стояния в кристаллическое и наоборот. Так, аморфное стекло после выдержки при определенной температуре «расстекловывается», т.е. в нем появляются мелкие кристаллики и стекло мутнеет. Аморфные вещества особенно сильно отличают­ся от кристаллических по своим физическим свойствам.

 

Аморфные тела

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector