Amorfní látky. Krystalický a amorfní stav hmoty. Použití amorfních látek

Přemýšleli jste někdy o tom, jaké jsou tajemné amorfní látky? Ve struktuře se liší od pevných i kapalných. Faktem je, že takové tělesa jsou ve speciálním zkondenzovaném stavu, jenž má pouze krátkodobý rozkaz. Příklady amorfních látek - pryskyřice, skla, jantaru, pryže, polyethylenu, polyvinylchloridu (naše oblíbené plastové okna), různých polymerů a dalších. Jedná se o tuhé látky, které nemají krystalovou mřížku. Stále je možné nosit těsnicí vosk, různé lepidla, ebonit a plasty.

Neobvyklé vlastnosti amorfních látek

Během štěpení v amorfní těla žádné tváře nejsou tvořeny. Částice jsou zcela neporušené a jsou blízko k sobě. Mohou být buď velmi husté nebo viskózní. Jak ovlivňují vnější vlivy? Pod vlivem různých teplot se těla stávají tekutinou, jako kapaliny a zároveň jsou docela elastické. V případě, že vnější efekt netrvá dlouho, mohou se látky amorfní struktury rozdělit na kusy v silném útoku. Dlouhodobý vliv zvenku vede k tomu, že jsou prostě tekoucí.

Pokuste se provést malý experiment doma s použitím pryskyřice. Dejte ji na tvrdý povrch a zjistíte, že začíná plynout hladce. To je pravda, je to amorfní látka! Rychlost závisí na teplotě. Je-li velmi vysoká, pryskyřice bude proudit mnohem rychleji.

Co je pro takové tělo typické? Mohou mít jakoukoli formu. Pokud jsou amorfní látky ve formě malých částic umístěny v nádobě, například v džbánu, budou také mít formu nádoby. Jsou také izotropní, to znamená, že vykazují totéž fyzikální vlastnosti ve všech směrech.

Tavení a přechod do jiných států. Kov a sklo

Amorfní stav látky neznamená zachování jakékoliv konkrétní teploty. Při nízkých parametrech zmrzne tělo při vysokých teplotách. Mimochodem, stupeň viskozity těchto látek závisí na tom. Nízká teplota podporuje sníženou viskozitu, vysokou, naopak zvyšuje.

Pro látky amorfního typu je možno vyzdvihnout ještě jeden znak: přechod k krystalickému stavu a spontánní. Proč se to děje? Vnitřní energie v krystalickém těle je mnohem menší než v amorfní. Vidíme to na příkladu skleněných výrobků - po čase se brýle stávají zakalenými.

Kovové sklo - co to je? Kov může být odstraněn z krystalové mřížky během tavení, to znamená, aby se látka amorfní struktury skleněná. Během vytvrzování s umělým chlazením se znovu vytvoří krystalová mříž. Amorfní kov má prostě úžasnou odolnost proti korozi. Například karoserie vyrobená z ní nebude potřebovat jiné povlaky, protože by nebyla vystavena spontánnímu zničení. Amorfní látka je tělo, jehož atomová struktura má nebývalou sílu, což znamená, že amorfní kov může být použit v jakémkoli průmyslu.

Krystalická struktura látek

Abychom dobře pochopili vlastnosti kovů a mohli s nimi pracovat, musíme mít znalosti o krystalické struktuře některých látek. Výroba kovových výrobků a hutního průmyslu by se nemohla vyvíjet, kdyby lidé neměli určité znalosti o změnách ve struktuře slitin, technologických metodách a funkčních vlastnostech.

Čtyři stavy hmoty

Je dobře známo, že existují čtyři stavy agregátu: pevná, kapalná, plynná, plazma. Pevné amorfní látky mohou být také krystalické. S touto strukturou lze pozorovat prostorovou periodicitu při uspořádání částic. Tyto částice v krystalech mohou provádět periodický pohyb. Ve všech tělech, které pozorujeme v plynném nebo kapalném stavu, lze pozorovat pohyb částic ve formě chaotické poruchy. Amorfní pevné látky (například kondenzované kovy: ebonit, skleněné výrobky, pryskyřice) mohou být nazývány zmrzlé kapaliny, protože mají při změně tvaru charakteristickou vlastnost, jako je viskozita.

Rozdíl mezi amorfními tělesy plynů a kapalin

Výskyty plasticity, elasticity a deformace při vytvrzování jsou neodmyslitelné v mnoha tělech. Krystalické a amorfní látky mají více z těchto vlastností, zatímco kapaliny a plyny tyto vlastnosti nemají. Ale můžete vidět, že přispívají k pružné změně objemu.

Krystalické a amorfní látky. Mechanické a fyzikální vlastnosti

Co jsou krystalické a amorfní látky? Jak bylo uvedeno výše, těla, která mají velký koeficient viskozity, mohou být nazvána amorfní a jejich tekutost není možná při běžných teplotách. Ale vysoká teplota, naopak, jim umožňuje být tekutinou jako kapalina.

Absolutně jiná jsou látky krystalického typu. Tyto pevné látky mohou mít své vlastní teplota tání, což závisí na vnějším tlaku. Výroba krystalů je možná, pokud je kapalina ochlazena. Pokud neprovedete určitá opatření, zjistíte, že se v kapalném stavu začínají objevovat různá krystalizační centra. Oblast kolem těchto středisek vytváří solidní prostředí. Velmi malé krystaly se začnou navzájem sjednocovat nepohodlně a získá se takzvaný polykrystal. Takové tělo je izotropní.

Charakteristika látek

Co určuje fyzikální a mechanické vlastnosti těl? Důležité jsou atomové vazby, stejně jako typ krystalové struktury. Ionové krystaly jsou charakterizovány iontovými vazbami, což znamená hladký přechod z jednoho atomu na jiný. V tomto případě se vytvářejí pozitivně a záporně nabité částice. Lze pozorovat iontovou vazbu na jednoduchém příkladu - takové charakteristiky jsou charakteristické pro různé oxidy a soli. Dalším rysem iontových krystalů je nízká vodivost tepla, ale jeho hodnoty se mohou při zahřátí výrazně zvýšit. V uzlech krystalové mřížky je možné pozorovat různé molekuly, které se vyznačují silnou atomovou vazbou.

Mnoho minerálů, které se v přírodě setkáváme, mají krystalickou strukturu. A amorfní stav hmoty je také ve své čisté podobě. Pouze v tomto případě je tělo něco beztvarého, ale krystaly mohou mít podobu krásné polyhedry s přítomností plochých tváří a také vytvářejí nové překvapivé krásy a čistoty pevných látek.

Co jsou to krystaly? Amorfní krystalická struktura

Tvar těchto těles je konstantní pro určité spojení. Například beryl vždy vypadá jako šestiúhelníkový hranol. Vyzkoušejte malý experiment. Vezměte malou krystalickou stolní sůl ve tvaru kostky (misku) a vložte ji do speciálního roztoku, který je nasycený co možná nejsilněji se stejnou stolovou solí. Časem si všimnete, že toto tělo zůstalo nezměněno - znovu se změnilo ve tvar krychle nebo koule, která je vlastně krystaly stolní soli.

Amorfní krystalické látky - Jsou to těla, která mohou obsahovat jak amorfní, tak krystalickou fázi. Co ovlivňuje vlastnosti materiálů takové struktury? Zejména rozdílný poměr objemu a odlišné umístění ve vztahu k sobě navzájem. Obvyklými příklady takovýchto látek jsou materiály z keramiky, porcelánu, sitall. Z tabulky vlastností materiálů s amorfní krystalickou strukturou je známo, že porcelán obsahuje maximální procento skleněné fáze. Ukazatele se pohybují v rozmezí 40-60%. Nejnižší obsah, který vidíme na příkladu kamenného lití - méně než 5 procent. Současně bude na keramické dlaždici vyšší absorpce vody.

Jak je známo, takové průmyslové materiály jako porcelán, keramická dlaždice, lití kamenů a sital jsou amorfní krystalické látky, protože obsahují sklovité fáze a současně krystaly ve svém složení. Je třeba poznamenat, že vlastnosti materiálů nezávisí na obsahu skleněných fází v něm.

Amorfní kovy

Používání amorfních látek se nejvíce aktivně provádí v oblasti medicíny. Například rychle se ochlazený kov aktivně používá v chirurgii. Díky souvisejícímu vývoji se mnoho lidí dokázalo po vážných zraněních pohybovat nezávisle. Věc je, že látka amorfní struktury je výborným biomateriálem pro implantaci do kosti. Získané speciální šrouby, desky, kolíky, kolíky jsou zavedeny v těžkých zlomeninách. Dříve v chirurgii pro tyto účely byla použita ocel a titan. Teprve později bylo zjištěno, že amorfní látky se v těle velmi pomalu rozpouštějí a tato překvapující vlastnost umožňuje regeneraci kostních tkání. Následně je látka nahrazena kostí.

Aplikace amorfních látek v metrologii a mechaniky přesnosti

Přesná mechanika vychází přesně z přesnosti, a proto se nazývá. Zvláště důležitou úlohu v tomto odvětví, stejně jako v metrologii, hrají velmi přesné ukazatele měřicích přístrojů, což nám umožňuje dosáhnout použití amorfních těles v zařízeních. Díky přesným měřením se provádí laboratorní a vědecký výzkum v ústavu v oblasti mechaniky a fyziky, získávají se nové přípravky, zlepšují se vědecké poznatky.

Polymery

Jiným příkladem použití amorfních látek jsou polymery. Mohou se pomalu přecházet z pevného stavu na kapalinu, zatímco krystalické polymery se vyznačují bodem tání a nikoli teplotou měknutí. Jaký je fyzikální stav amorfních polymerů? Pokud dáte tyto látky na nízkou teplotu, uvidíte, že budou ve sklovitém stavu a budou vykazovat vlastnosti pevných látek. Postupné zahřívání přispívá k tomu, že polymery začínají přecházet do stavu se zvýšenou pružností.

Amorfní látky, jejichž příklady jsme právě uvedli, se intenzivně používají v průmyslu. Superelastický stav umožňuje, aby se polymery libovolně deformovaly, ale tento stav je dosažen díky zvýšené flexibilitě vazeb a molekul. Další zvýšení teplotních indexů vede k tomu, že polymer získává ještě více elastických vlastností. Začíná přecházet do speciálního tekutého a viskózního stavu.

Pokud necháte situaci nezaškrtnutou a nebráníte dalšímu zvýšení teploty, polymer bude podléhat zničení, tj. Zničení. Viskózní stav ukazuje, že všechny vazby makromolekuly jsou velmi mobilní. Když molekula polymeru proudí, vazby se nejen vyrovnávají, ale také silně se vzájemně sbližují. Intermolekulární účinek přeměňuje polymer na tuhou látku (pryž). Tento proces se nazývá mechanický skleněný přechod. Získaná látka se používá k výrobě filmů a vláken.

Na základě polymerů lze získat polyamidy, polyakrylonitrily. Pro výrobu polymerního filmu je nutné lisovat polymery přes zvlákňovací trysky, které mají štěrbinový otvor a aplikují na pásku. Tímto způsobem se vyrábějí obalové materiály a podložky pro magnetické pásky. Polymery rovněž zahrnují různé laky (tvořící pěnu v organickém rozpouštědle), lepidla a další upevňovací materiály, kompozity (polymerovou základnu s plnidlem), plasty.

Oblasti použití polymerů

Takový druh amorfních látek je pevně stanoven v našem životě. Používají se všude. Zahrnují:

1. Různé základy pro výrobu laků, lepidla, plastových výrobků (fenol-formaldehydové pryskyřice).

2. Elastomery nebo syntetické kaučuky.

3. Elektrický izolační materiál - polyvinylchloridu nebo všech známých PVC plastových oken. Je odolný vůči požárům, protože je považován za ohnivzdorný, má zvýšenou mechanickou pevnost a elektrické izolační vlastnosti.

4. Polyamid - látka s velmi vysokou pevností, odolná proti opotřebení. Má vysoké dielektrické vlastnosti.

5. plexisklo nebo polymethylmethakrylát. Můžeme jej použít v oblasti elektrotechniky nebo použít jako materiál pro konstrukce.

6. Fluoroplast nebo polytetrafluorethylen je známý dielektrikum, které nevykazuje rozpouštěcí vlastnosti v rozpouštědlech organického původu. Rozsáhlý teplotní rozsah a dobré dielektrické vlastnosti umožňují použití jako hydrofobní nebo antifrikční materiál.

7. Polystyren. Tento materiál není ovlivněn kyselinami. To, stejně jako fluoroplast a polyamid, lze považovat za dielektrikum. Velmi odolný vůči mechanickému namáhání. Polystyren se používá univerzálně. Například se osvědčil jako konstrukční a elektrický izolační materiál. Používá se v elektrotechnickém a radiotechnickém průmyslu.

8. Pravděpodobně nejznámějším polymerem pro nás je polyethylen. Materiál vykazuje stabilitu pod vlivem agresivního média, absolutně neprostupuje vlhkost. Pokud je obal vyroben z polyethylenu, nemusíte se obávat, že se obsah bude zhoršovat pod vlivem silného deště. Polyetylén je také dielektrikum. Jeho aplikace je rozsáhlá. Vyrábí potrubní konstrukce, různé elektrické výrobky, izolační fólii, kryty pro kabely pro telefonní a elektrické vedení, díly pro rádiová a další zařízení.

9. Polyvinylchlorid je vysoce polymerní látka. Je syntetický a termoplastický. Má molekulární strukturu, která je asymetrická. Téměř neprostupuje vodu a je vyrobena lisováním razítkem a lisováním. Polyvinylchlorid se nejčastěji používá v elektrotechnickém průmyslu. Vychází z vytváření různých tepelně izolačních hadic a hadic pro chemickou ochranu, baterie, izolační objímky a těsnění, dráty a kabely. Polyvinylchlorid je také výbornou náhražkou škodlivého olova. Nemůže být použit jako vysokofrekvenční obvody ve formě dielektrika. A to vše kvůli skutečnosti, že v tomto případě budou dielektrické ztráty vysoké. Má vysokou vodivost.