Кристалічні та аморфні тіла будова і властивості

Існує кілька агрегатних станів, в яких знаходяться всі тіла і речовини. це:

Кристалічні та аморфні тіла: загальне поняття

Всі тверді речовини, тіла, предмети умовно поділяються на:

Різниця між ними величезна, адже в основі підрозділи лежать ознаки будови і проявляються властивостей. Якщо говорити коротко, то з твердих кристалічних іменуються ті речовини і тіла, які мають певний тип просторової кристалічної решітки, тобто мають здатність змінюватися в певному напрямку, але не у всіх (анізотропія).

Якщо ж характеризувати аморфні сполуки, то перший їх ознака - здатність змінювати фізичні характеристики в усіх напрямках одночасно. Це називається изотропией.

Будова, властивості кристалічних та аморфних тіл зовсім різні. Якщо перші мають чітко обмежену структуру, що складається з впорядковано розташованих частинок в просторі, то у других всякий порядок відсутній.

Властивості твердих тіл

Кристалічні та аморфні тіла проте відносяться до єдиної групи твердих, а значить, володіють всіма характеристиками даного агрегатного стану. Тобто загальними властивостями для них будуть такі:

Механічні - пружність, твердість, здатність до деформації.
Теплові - температури кипіння і плавлення, коефіцієнт теплового розширення.
Електричні і магнітні - провідність теплова і електрична.

Таким чином, отримані нами стану володіють всіма даними характеристиками. Тільки проявлятися у аморфних тіл вони будуть трохи інакше, ніж у кристалічних.

Важливими властивостями для промислових цілей є механічні та електричні. Здатність відновлюватися після деформації або, навпаки, кришитися і подрібнюватись - важлива особливість. Також велику роль відіграє той факт, може речовина проводити електричний струм або не здатне до цього.

будова кристалів

Якщо описувати будову кристалічних і аморфних тіл, то в першу чергу слід вказати тип частинок, які їх складають. У разі кристалів це можуть бути іони, атоми, атом-іони (в металах), молекули (рідко).

Взагалі дані структури характеризуються наявністю строго впорядкованої просторової решітки, яка формується в результаті розташування утворюють речовину частинок. Якщо уявити будова кристала образно, то вийде приблизно така картина: атоми (або інші частинки) розташовуються один від одного на певних відстанях так, щоб в результаті вийшла ідеальна елементарна осередок майбутньої кристалічної решітки. Потім ця група багаторазово повторюється, і так складається загальна структура.

Головною особливістю є те, що фізичні властивості в подібних структурах змінюються в паралелях, але не у всіх напрямках. Називається подібне явище анізотропією. Тобто якщо впливати на одну частину кристала, то друга сторона може не реагувати на це. Так, можна подрібнити половину шматочка кухонної солі, проте друга залишиться цілою.

типи кристалів

Прийнято позначати два варіанти кристалів. Перший - це монокристалічні структури, тобто коли сама решітка 1. Кристалічні і аморфні тіла в цьому випадку зовсім різні за властивостями. Адже для монокристала характерна анізотропія в чистому вигляді. Він являє собою найменшу структуру, елементарну.

Якщо ж монокристали повторюються багаторазово і з'єднуються в одне ціле, тоді мова йде про полікристала. Тоді мова про анізотропії не йде, так як орієнтація елементарних осередків порушує загальну впорядковану структуру. В цьому відношенні полікрісталли і аморфні тіла близькі один одному по проявляють фізичним властивостям.

Метали і їх сплави

Кристалічні та аморфні тіла дуже близькі один одному. У цьому легко переконатися, взявши за приклад метали і їх сплави. Самі по собі вони при звичайних умовах тверді речовини. Однак при певній температурі починають плавитися і, поки не відбудеться повна кристалізація, залишатимуться в стані тягнеться, густий, в'язкої маси. А це вже і є аморфне стан тіла.

Тому, строго кажучи, практично кожне кристалічна речовина може при певних умовах стати аморфним. Так само, як і останнім при кристалізації стає твердою речовиною з упорядкованою просторовою структурою.

Метали можуть мати різні типи просторових структур, найвідомішими і вивченими з яких є наступні:

Проста кубічна.
Гранецентрована.
Об'емоцентрірованная.

В основі структури кристала може лежати призма або піраміда, а її головна частина представлена:

трикутником;
параллелограммом;
квадратом;
шестикутником.

Ідеальними властивостями изотропии володіє речовина, що має просту правильну кубічну решітку.

Поняття про аморфності

Кристалічні та аморфні тіла зовні розрізнити досить просто. Адже останні часто можна переплутати з в'язкими рідинами. В основі структури аморфного речовини також лежать іони, атоми, молекули. Однак вони не утворюють впорядкованої суворої структури, а тому і властивості їх змінюються в усіх напрямках. Тобто вони ізотропні.

Частинки розташовуються хаотично, безладно. Лише іноді вони можуть утворювати невеликі локуси, що все одно не впливає на загальні притаманні властивості.

Властивості подібних тіл

Вони ідентичні таким у кристалів. Відмінності лише в показниках для кожного конкретного тіла. Так, наприклад, можна виділити такі характеристичні параметри аморфних тіл:

пружність;
густина;
в'язкість;
тягучість;
провідність і полупроводімость.

Часто можна зустріти граничні стани з'єднань. Кристалічні та аморфні тіла можуть переходити в стан полуаморфності.

Також цікава та межа розглянутого стану, яка проявляється при різкому зовнішньому впливі. Так, якщо аморфне тіло піддати різкого удару або деформації, то воно здатне повести себе як полікристал і розколотися на дрібні шматочки. Однак якщо дати цим частинам час, то незабаром вони знову з'єднаються разом і перейдуть в в'язке текучий стан.

У даного стану з'єднань немає певної температури, при якій відбувається фазовий перехід. Цей процес сильно розтягнутий, іноді навіть на десятки років (наприклад, розкладання поліетилену низького тиску).

Приклади аморфних речовин

Можна привести багато прикладів подібних речовин. Позначимо кілька найнаочніших і часто зустрічаються.

Шоколад - типове аморфне речовина.
Смоли, в тому числі фенолформальдегідні, все пластики.
Бурштин.
Скло будь-якого складу.
Бітум.
Гудрон.
Віск і інші.

Аморфне тіло утворюється в результаті дуже повільної кристалізації, тобто підвищення в'язкості розчину при зниженні значення температури. Часто складно назвати подібні речовини твердими, їх відносять скоріше до в'язким густим рідин.

Особливий стан мають ті сполуки, які при затвердінні взагалі не кристалізуються. Їх називають стеклами, а стан - стеклообразном.

стеклообразниє речовини

Властивості кристалічних і аморфних тіл схожі, як ми з'ясували, внаслідок спільного походження і єдиної внутрішньої природи. Але іноді від них окремо розглядають особливий стан речовин, іменоване стеклообразном. Це гомогенний мінеральний розчин, який кристалізується і твердне без формування просторових решіток. Тобто залишається ізотропним зі зміни властивостей завжди.

Так, наприклад, звичайне віконне скло не має точного значення температури плавлення. Воно просто при підвищенні даного показника повільно плавиться, розм'якшується і перетворюється на ліквідність. Якщо ж вплив припинити, то піде зворотній процес і почнеться затвердіння, але без кристалізації.

Такі речовини дуже цінуються, скло сьогодні - один з найпоширеніших і затребуваних будівельних матеріалів в усьому світі.