Tillsammans med kristallina fasta ämnen finns även amorfa fasta ämnen. U amorfa kroppar till skillnad från kristaller, nej strikt ordning i arrangemanget av atomer. Endast de närmaste atomerna - grannar - är ordnade i någon ordning. Men

Det finns ingen strikt repeterbarhet i alla riktningar av samma strukturella element, vilket är karakteristiskt för kristaller, i amorfa kroppar.

Ofta finns samma ämne i både kristallina och amorft tillstånd. Till exempel kan kvarts vara i antingen kristallin eller amorf form (kiseldioxid). Den kristallina formen av kvarts kan schematiskt representeras som ett gitter av regelbundna hexagoner (fig. 77, a). Den amorfa strukturen av kvarts har också utseendet av ett gitter, men av oregelbunden form. Tillsammans med hexagoner finns pentagoner och heptagoner (fig. 77, b).

Egenskaper hos amorfa kroppar. Alla amorfa kroppar är isotropa: deras fysikaliska egenskaper är desamma i alla riktningar. Amorfa kroppar inkluderar glas, många plaster, harts, kolofonium, sockergodis, etc.

På yttre påverkan amorfa kroppar uppvisar både elastiska egenskaper, som fasta ämnen, och fluiditet, som vätskor. Under kortsiktiga effekter (påverkan) beter de sig som en solid kropp och när stark påverkan delas i bitar. Men med mycket lång exponering flyter amorfa kroppar. Till exempel sprids en bit harts gradvis över en fast yta. Atomer eller molekyler av amorfa kroppar, som molekyler i en vätska, har en viss "fast livstid", tiden för svängningar runt jämviktspositionen. Men till skillnad från vätskor är den här tiden väldigt lång. I detta avseende är amorfa kroppar nära kristallina, eftersom hopp av atomer från en jämviktsposition till en annan sällan förekommer.

På låga temperaturer amorfa kroppar liknar fasta ämnen i sina egenskaper. De har nästan ingen flytbarhet, men när temperaturen stiger mjuknar de gradvis och deras egenskaper kommer närmare och närmare vätskors egenskaper. Detta beror på att med ökande temperatur blir hopp av atomer från en position gradvis mer frekventa.

balansera till en annan. Det finns ingen specifik smältpunkt för amorfa kroppar, till skillnad från kristallina.

Fasta tillståndets fysik. Alla egenskaper hos fasta ämnen (kristallina och amorfa) kan förklaras utifrån kunskap om deras atom-molekylära struktur och rörelselagarna för molekyler, atomer, joner och elektroner som utgör fasta ämnen. Studier av fasta ämnens egenskaper förenas i ett stort område av modern fysik - fasta tillståndets fysik. Utvecklingen av fasta tillståndets fysik stimuleras främst av teknikens behov. Ungefär hälften av världens fysiker arbetar inom fasta tillståndets fysik. Naturligtvis är prestationer på detta område otänkbara utan djup kunskap om alla andra grenar av fysiken.

1. Hur skiljer sig kristallina kroppar från amorfa? 2. Vad är anisotropi? 3. Ge exempel på monokristallina, polykristallina och amorfa kroppar. 4. Hur skiljer sig kantförskjutningar från skruvförskjutningar?

Fasta ämnen delas in i amorfa och kristallina, beroende på deras molekylära struktur och fysiska egenskaper.

Till skillnad från kristaller bildar molekylerna och atomerna av amorfa fasta ämnen inte ett gitter, och avståndet mellan dem fluktuerar inom ett visst intervall av möjliga avstånd. Med andra ord, i kristaller är atomer eller molekyler inbördes anordnade på ett sådant sätt att den bildade strukturen kan upprepas genom hela kroppens volym, vilket kallas långvägsordning. När det gäller amorfa kroppar bevaras strukturen av molekyler endast i förhållande till varje sådan molekyl, ett mönster observeras i fördelningen av endast närliggande molekyler - kortdistansordning. Ett bra exempel presenteras nedan.

Amorfa kroppar inkluderar glas och andra ämnen i glasartat tillstånd, kolofonium, hartser, bärnsten, tätningsvax, bitumen, vax samt organiska ämnen: gummi, läder, cellulosa, polyeten, etc.

Egenskaper hos amorfa kroppar

De strukturella egenskaperna hos amorfa fasta ämnen ger dem individuella egenskaper:

1. Svag fluiditet är en av de mest välkända egenskaperna hos sådana kroppar. Ett exempel skulle vara glasdropp som har suttit i en fönsterkarm länge.
2. Amorfa fasta ämnen har ingen specifik smältpunkt, eftersom övergången till flytande tillstånd under uppvärmning sker gradvis, genom uppmjukning av kroppen. Av denna anledning tillämpas det så kallade mjukningstemperaturintervallet på sådana kroppar.

1. På grund av sin struktur är sådana kroppar isotropa, det vill säga deras fysikaliska egenskaper beror inte på valet av riktning.
2. Ett ämne i amorft tillstånd har större inre energi än i kristallint tillstånd. Av denna anledning kan amorfa kroppar självständigt omvandlas till ett kristallint tillstånd. Detta fenomen kan observeras som ett resultat av att glas med tiden blir grumligt.

Glasigt tillstånd

I naturen finns det vätskor som är praktiskt taget omöjliga att omvandla till ett kristallint tillstånd genom kylning, eftersom komplexiteten hos molekylerna av dessa ämnen inte tillåter dem att bilda ett vanligt kristallgitter. Sådana vätskor inkluderar molekyler av vissa organiska polymerer.

Men med hjälp av djup och snabb kylning kan nästan vilket ämne som helst förvandlas till ett glasartat tillstånd. Detta är ett amorft tillstånd som inte har ett tydligt kristallgitter, men som delvis kan kristallisera på skalan av små kluster. Detta tillstånd av materia är metastabilt, det vill säga det kvarstår under vissa erforderliga termodynamiska förhållanden.

Med hjälp av kylteknik vid en viss hastighet kommer ämnet inte att hinna kristallisera och omvandlas till glas. Det vill säga, ju högre kylningshastighet materialet har, desto mindre sannolikt är det att det kristalliserar. Till exempel, för att tillverka metallglas, krävs en kylhastighet på 100 000 - 1 000 000 Kelvin per sekund.

I naturen existerar ämnet i ett glasartat tillstånd och härrör från flytande vulkanisk magma, som interagerar med kallt vatten eller luft, kyls snabbt. I det här fallet kallas ämnet vulkaniskt glas. Du kan också observera glas som bildas som ett resultat av smältningen av en fallande meteorit som interagerar med atmosfären - meteoritglas eller moldavit.

AMORFA KROPP(grekiska amorfos - formlös) - kroppar där elementära beståndsdelar (atomer, joner, molekyler, deras komplex) är slumpmässigt placerade i rymden. För att skilja amorfa kroppar från kristallina (se Kristaller) används röntgendiffraktionsanalys (se). Kristallina kroppar på röntgendiffraktionsmönster ger ett tydligt definierat diffraktionsmönster i form av ringar, linjer, fläckar medan amorfa kroppar ger en suddig, oregelbunden bild.

Amorfa kroppar har följande egenskaper: 1) under normala förhållanden är de isotropa, det vill säga deras egenskaper (mekaniska, elektriska, kemiska, termiska och så vidare) är desamma i alla riktningar; 2) inte har en viss smältpunkt, och med ökande temperatur förvandlas de flesta amorfa kroppar, som gradvis mjuknar, till ett flytande tillstånd. Därför kan amorfa kroppar betraktas som underkylda vätskor som inte hunnit kristallisera på grund av en kraftig ökning av viskositeten (se) på grund av en ökning av interaktionskrafterna mellan enskilda molekyler. Många ämnen, beroende på produktionsmetoderna, kan vara i amorfa, mellanliggande eller kristallina tillstånd (proteiner, svavel, kiseldioxid och så vidare). Det finns dock ämnen som nästan uteslutande finns i en av dessa stater. Således är de flesta metaller och salter i ett kristallint tillstånd.

Amorfa kroppar är utbredda (glas, naturliga och konstgjorda hartser, gummi och så vidare). Konstgjorda polymermaterial, som också är amorfa kroppar, har blivit oumbärliga inom teknik, vardag och medicin (lacker, färger, plaster för proteser, olika polymerfilmer).

I levande natur inkluderar amorfa kroppar cytoplasman och de flesta strukturella element celler och vävnader som består av biopolymerer - långkedjiga makromolekyler: proteiner, nukleinsyror, lipider, kolhydrater. Molekyler av biopolymerer interagerar lätt med varandra, vilket ger aggregat (se Aggregation) eller svärm-koacervat (se Coacervation). Amorfa kroppar finns också i celler i form av inneslutningar och reservämnen (stärkelse, lipider).

Ett särdrag hos polymerer som är en del av amorfa kroppar av biologiska objekt är förekomsten av smala gränser för fysikalisk-kemiska zoner av reversibelt tillstånd, till exempel. När temperaturen stiger över den kritiska temperaturen förändras deras struktur och egenskaper irreversibelt (proteinkoagulering).

Amorfa kroppar bildade av ett antal konstgjorda polymerer, beroende på temperatur, kan vara i tre tillstånd: glasartade, mycket elastiska och flytande (viskös vätska).

Cellerna i en levande organism kännetecknas av övergångar från ett flytande till ett mycket elastiskt tillstånd vid en konstant temperatur, till exempel tillbakadragning av en blodpropp, muskelkontraktion (se). I biologiska system amorfa kroppar spelar en avgörande roll för att bibehålla cytoplasman i ett stationärt tillstånd. Amorfa kroppars roll för att bibehålla formen och styrkan hos biologiska föremål är viktig: cellulosamembranet hos växtceller, membranen hos sporer och bakterier, djurhud och så vidare.

Bibliografi: Bresler S.E. och Yerusalimsky B.L. Physics and chemistry of macromolecules, M.-L., 1965; Kitaygorodsky A.I. Röntgenstrukturanalys av finkristallina och amorfa kroppar, M.-L., 1952; aka. Ordning och oordning i atomernas värld, M., 1966; Kobeko P. P. Amorphous substanser, M.-L., 1952; Setlow R. och Pollard E. Molecular biophysics, trans. från engelska, M., 1964.

>>Fysik: Amorfa kroppar

Inte alla fasta ämnen är kristaller. Det finns många amorfa kroppar. Hur skiljer de sig från kristaller?
Amorfa kroppar har inte en strikt ordning i arrangemanget av atomer. Endast de närmaste grannatomerna är ordnade i någon ordning. Men det finns ingen strikt repeterbarhet i alla riktningar av samma strukturella element, vilket är karakteristiskt för kristaller, i amorfa kroppar.
När det gäller arrangemanget av atomer och deras beteende liknar amorfa kroppar vätskor.
Ofta kan samma substans hittas i både kristallint och amorft tillstånd. Till exempel kan kvarts SiO2 vara i antingen kristallin eller amorf form (kiseldioxid). Den kristallina formen av kvarts kan schematiskt representeras som ett gitter av regelbundna hexagoner ( Fig. 12.6, a). Den amorfa strukturen av kvarts har också utseendet av ett gitter, men av oregelbunden form. Tillsammans med hexagoner innehåller den pentagoner och heptagoner ( Fig. 12.6, b).
Egenskaper hos amorfa kroppar. Alla amorfa kroppar är isotropa, det vill säga deras fysikaliska egenskaper är desamma i alla riktningar. Amorfa kroppar inkluderar glas, harts, kolofonium, sockergodis, etc.
Under yttre påverkan uppvisar amorfa kroppar både elastiska egenskaper, som fasta ämnen, och fluiditet, som vätskor. Under kortvariga påverkan (påverkan) beter de sig alltså som fasta kroppar och, vid kraftig påverkan, går de i bitar. Men med mycket lång exponering flyter amorfa kroppar. Du kan se detta själv om du har tålamod. Följ plastbiten som ligger på en hård yta. Gradvis sprids hartset över det, och ju högre temperatur hartset har, desto snabbare sker detta.
Atomer eller molekyler av amorfa kroppar, som molekyler i en vätska, har en viss tid av "fast liv" - tiden för svängningar runt jämviktspositionen. Men till skillnad från vätskor är den här tiden väldigt lång.
Så, för var at t= 20°C "satt livstid" är cirka 0,1 s. I detta avseende är amorfa kroppar nära kristallina, eftersom hopp av atomer från en jämviktsposition till en annan förekommer relativt sällan.
Amorfa kroppar vid låga temperaturer liknar fasta kroppar i sina egenskaper. De har nästan ingen flytbarhet, men när temperaturen stiger mjuknar de gradvis och deras egenskaper kommer närmare och närmare vätskors egenskaper. Detta beror på att med ökande temperatur blir hopp av atomer från en jämviktsposition till en annan gradvis mer frekventa. Viss smältpunkt Amorfa kroppar, till skillnad från kristallina, gör det inte.
Flytande kristaller. I naturen finns det ämnen som samtidigt besitter de grundläggande egenskaperna hos en kristall och en vätska, nämligen anisotropi och fluiditet. Detta tillstånd av materia kallas flytande kristall. Flytande kristaller är i grunden organiska ämnen vars molekyler har en lång trådliknande eller platt platta form.
Låt oss överväga det enklaste fallet, när en flytande kristall bildas av trådliknande molekyler. Dessa molekyler är placerade parallellt med varandra, men är slumpmässigt förskjutna, det vill säga, ordning, till skillnad från vanliga kristaller, existerar bara i en riktning.
Under termisk rörelse rör sig dessa molekylers centra slumpmässigt, men molekylernas orientering ändras inte och de förblir parallella med sig själva. Strikt molekylär orientering existerar inte genom hela volymen av kristallen, utan i små områden som kallas domäner. Brytning och reflektion av ljus sker vid domängränserna, varför flytande kristaller är ogenomskinliga. Men i ett lager av flytande kristaller placerat mellan två tunna plattor, vars avstånd är 0,01-0,1 mm, med parallella fördjupningar på 10-100 nm, kommer alla molekyler att vara parallella och kristallen blir transparent. Om elektrisk spänning appliceras på vissa områden av den flytande kristallen, störs det flytande kristallernas tillstånd. Dessa områden blir ogenomskinliga och börjar glöda, medan områdena utan spänning förblir mörka. Detta fenomen används vid skapandet av TV-skärmar med flytande kristaller. Det bör noteras att själva skärmen består av ett stort antal element och den elektroniska styrkretsen för en sådan skärm är extremt komplex.
Fasta tillståndets fysik. Mänskligheten har alltid använt och kommer att fortsätta att använda fasta ämnen. Men om tidigare fasta tillståndsfysik släpat efter utvecklingen av teknik baserad på direkta erfarenheter, nu har situationen förändrats. Teoretisk forskning leder till skapandet av fasta ämnen vars egenskaper är helt ovanliga.
Det skulle vara omöjligt att få tag på sådana organ genom försök och misstag. Skapandet av transistorer, som kommer att diskuteras senare, är ett slående exempel på hur förståelsen av fasta ämnens struktur ledde till en revolution inom all radioteknik.
Att erhålla material med specificerade mekaniska, magnetiska, elektriska och andra egenskaper är en av huvudriktningarna för modern fast tillståndsfysik. Ungefär hälften av världens fysiker arbetar nu inom detta område av fysiken.
Amorfa fasta ämnen upptar en mellanposition mellan kristallina fasta ämnen och vätskor. Deras atomer eller molekyler är ordnade i relativ ordning. Genom att förstå strukturen hos fasta ämnen (kristallina och amorfa) kan du skapa material med önskade egenskaper.

???
1. Hur skiljer sig amorfa kroppar från kristallina?
2. Ge exempel på amorfa kroppar.
3. Skulle glasblåsaryrket ha uppstått om glas hade varit ett kristallint fast ämne snarare än ett amorft?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, fysik 10:e klass

Lektionens innehåll lektionsanteckningar stödja frame lektion presentation acceleration metoder interaktiv teknik Öva uppgifter och övningar självtest workshops, utbildningar, fall, uppdrag hemläxa diskussionsfrågor retoriska frågor från studenter Illustrationer ljud, videoklipp och multimedia fotografier, bilder, grafik, tabeller, diagram, humor, anekdoter, skämt, serier, liknelser, ordspråk, korsord, citat Tillägg sammandrag artiklar knep för nyfikna spjälsängar läroböcker grundläggande och ytterligare ordbok över termer andra Förbättra läroböcker och lektionerrätta fel i läroboken uppdatera ett fragment i en lärobok, inslag av innovation i lektionen, ersätta föråldrad kunskap med nya. Endast för lärare perfekta lektioner kalenderplan för året metodologiska rekommendationer diskussionsprogram Integrerade lektioner

Om du har korrigeringar eller förslag till den här lektionen,

En solid är en av de fyra grundläggande andra tillstånd av materia än vätska, gas och plasma. Det kännetecknas av strukturell styvhet och motstånd mot förändringar i form eller volym. Till skillnad från en vätska flyter inte ett fast föremål eller tar formen av behållaren där det placeras. En fast substans expanderar inte för att fylla hela den tillgängliga volymen som en gas gör.
Atomer i fast kroppär nära förbundna med varandra, är i ett ordnat tillstånd vid noderna av kristallgittret (dessa är metaller, vanlig is, socker, salt, diamant) eller är arrangerade oregelbundet, har inte strikt repeterbarhet i kristallens struktur gitter (dessa är amorfa kroppar, såsom fönsterglas, kolofonium, glimmer eller plast).

Kristallkroppar

Kristallina fasta ämnen eller kristaller har en distinkt intern funktion- en struktur i form av ett kristallgitter där atomer, molekyler eller joner av ett ämne intar en viss position.
Kristallgittret leder till att det finns speciella platta ytor i kristaller, som skiljer ett ämne från ett annat. När den exponeras röntgenstrålar varje kristallgitter avger ett karakteristiskt mönster som kan användas för att identifiera en substans. Kanterna på kristaller skär varandra i vissa vinklar som skiljer ett ämne från ett annat. Om kristallen delas kommer de nya ytorna att skära varandra i samma vinklar som originalet.

Till exempel galena - galena, pyrit - pyrit, kvarts - kvarts. Kristallytorna skär varandra i räta vinklar i galena (PbS) och pyrit (FeS 2), och i andra vinklar i kvarts.

Egenskaper hos kristaller

• konstant volym;
• korrekt geometrisk form;
• anisotropi - skillnaden i mekaniska, ljusa, elektriska och termiska egenskaper från riktningen i kristallen;
• en väldefinierad smältpunkt, eftersom den beror på kristallgittrets regelbundenhet. De intermolekylära krafterna som håller ihop ett fast ämne är enhetliga, och det krävs samma mängd värmeenergi för att bryta varje kraft samtidigt.

Amorfa kroppar

Exempel på amorfa kroppar som inte har en strikt struktur och repeterbarhet av kristallgitterceller är: glas, harts, teflon, polyuretan, naftalen, polyvinylklorid.

De har två karakteristiska egenskaper: isotropi och avsaknad av en specifik smältpunkt.
Isotropi av amorfa kroppar förstås som samma fysikaliska egenskaper hos ett ämne i alla riktningar.
I en amorf fast substans varierar avståndet till angränsande noder i kristallgittret och antalet närliggande noder genom hela materialet. Därför krävs olika mängder termisk energi för att bryta intermolekylära interaktioner. Därför, amorfa ämnen mjuknar långsamt över ett brett temperaturområde och har ingen tydlig smältpunkt.
Funktion av amorf fasta ämnenär att de vid låga temperaturer har egenskaperna hos fasta ämnen, och när temperaturen stiger har de egenskaperna som vätskor.