AMORFĀS CIETĀS VIELAS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Par amorfās cietvielas ir tie, bez piespriež struktūras lielos attālumos. Tie ir pretēji tam, kas pazīstams kā kristāliska cieta viela. Tās daļiņas saista nesakārtotā veidā, līdzīgi kā šķidrumi, bet ar pietiekamu spēku, lai saliptu cietā struktūrā.

Šis amorfs raksturs ir biežāks, nekā jūs varētu domāt; faktiski tas ir viens no iespējamiem stāvokļiem, ko var pieņemt kondensēts jautājums. Ar to saprot, ka jebkurš savienojums, kas spēj sacietēt un līdz ar to izkristalizēties, var arī nekārtīgi aglomerēties, ja to atļauj eksperimentālie apstākļi.

Kokvilnas konfektes ir amorfas cietas vielas piemērs. Avots: Pixabay.

Iepriekš minētais parasti attiecas uz tīrām vielām - elementiem vai savienojumiem. Bet tas ir spēkā arī maisījumiem. Daudzi cietie maisījumi ir amorfi, piemēram, konfektes, šokolāde, majonēze vai kartupeļu biezeni.

Fakts, ka cieta viela ir amorfs, nepadara to mazāk vērtīgu kā kristālisko. Strukturālie traucējumi dažreiz piešķir tai unikālas īpašības, kuras tas neuzrādītu kristāliskā stāvoklī. Piemēram, fotoelektriskajā rūpniecībā dažiem maza apjoma lietojumiem priekšroka tiek dota amorfam silīcijam salīdzinājumā ar kristālisko.

Amorfu cietvielu struktūra

Atšķirība starp kristālisko struktūru un amorfo struktūru. Avots: Gabriel Bolívar.

Amorfas cietās vielas struktūra ir nekārtīga; tai trūkst periodiskuma vai strukturāla rakstura. Iepriekš redzamais attēls ilustrē šo punktu. A atbilst kristāliskai cietai vielai, bet B ir amorfai cietai vielai. Ņemiet vērā, ka B purpursarkanie rombi ir izvietoti patvaļīgi, kaut gan A, gan B eksistē viena veida mijiedarbība.

Ja tiek novērots arī B, būs redzams, ka ir atstarpes, kas šķiet tukšas; tas ir, konstrukcijai ir trūkumi vai pārkāpumi. Tāpēc daļai amorfas cietās vielas mikroskopisko vai iekšējo traucējumu ir iemesls, ka tās daļiņas ir "sakārtotas" tādā veidā, ka iegūtajai struktūrai ir daudz nepilnību.

Sākumā tika pieminēta amorfo cietvielu pasūtīšanas pakāpe. B burtā ir tikai pāris rombi, kas, šķiet, ir kārtīgi izlīdzināti. Var pasūtīt reģionus; bet tikai tuvu diapazonā.

Pēc tam tiek teikts, ka amorfu cietu vielu veido neizmērojami sīki dažādu struktūru kristāli. Visu šo struktūru summa kļūst labirintiska un bezjēdzīga: globālā struktūra kļūst amorfa, ko veido bezgalīgi kristāliski bloki, kas izkaisīti visur.

Īpašības

Amorfas cietās vielas īpašības mainās atkarībā no to veidojošo daļiņu rakstura. Tomēr ir daži vispārīgi raksturlielumi, kurus var pieminēt. Amorfās cietās vielas var būt stiklveida, ja tām ir līdzīgi aspekti kā kristāliem; vai želejveida, sveķains vai putekļains.

Tā kā to struktūras ir nesakārtotas, tās neveido ticamus rentgenstaru difrakcijas spektrus, tāpat to kušanas punkti nav precīzi, bet drīzāk aptver virkni vērtību.

Piemēram, amorfas cietvielas kušanas temperatūra var būt no 20 līdz 60 ° C. Tikmēr kristāliskas cietās vielas kūst noteiktā temperatūrā vai šaurā diapazonā, ja tajās ir daudz piemaisījumu.

Vēl viena amorfu cietvielu īpašība ir tā, ka, saplīstot vai saplīstot, tie neizveido ģeometriskus fragmentus ar plakanām virsmām, bet gan neregulārus fragmentus ar izliektām virsmām. Ja tie nav stiklveida, tie parādās kā putekļaini un necaurspīdīgi ķermeņi.

Sagatavošana

Šis jēdziens ir jāuztver kā “amorfs stāvoklis”, kas ir vairāk nekā amorfa cieta viela. Visi savienojumi (jonu, molekulārie, polimēru, metāliskie utt.) Zināmā mērā un, ja to pieļauj eksperimentālie apstākļi, spēj veidot amorfas un nekristāliskas cietas vielas.

Piemēram, organiskajās sintēzēs cietos savienojumus sākotnēji iegūst kā pulverveida masu. Tā piemaisījumu saturs ir tik liels, ka ilgtermiņā tie ietekmē tā molekulāro kārtību. Tāpēc, kad produkts atkal un atkal pārkristalizējas, cietā viela kļūst arvien kristāliskāka; tā zaudē savu amorfo raksturu.

Tas tomēr nenozīmē, ka amorfās cietās vielas obligāti ir piemaisījumi; vairāki no tiem pēc sava ķīmiskā rakstura ir amorfi.

Tīra viela var amorfiski sacietēt, ja tās šķidrums pēkšņi tiek atdzesēts tādā veidā, ka tās daļiņas neizkristalizējas, bet iegūst stiklveida konfigurāciju. Dzesēšana notiek tik ātri, ka daļiņām nav pietiekami daudz laika, lai izmitinātu kristāliskos blokus, kas tik tikko izdodas “piedzimt”.

Piemēram, ūdens var eksistēt stiklotā, amorfā stāvoklī un ne tikai kā ledus.

Amorfu cietvielu piemēri

Minerāli un plastmasa

Obsidiāns ir viens no nedaudzajiem zināmajiem amorfiem minerāliem. Avots: Pixabay.

Praktiski jebkurš kristālisks materiāls var atbilst amorfai formai (un otrādi). Tas notiek ar dažām minerālvielām, kuras ģeoķīmisku iemeslu dēļ nevarēja oficiāli izveidot savus parastos kristālus. Savukārt citi veido nevis kristālus, bet gan stiklu; tāds ir gadījums ar obsidiānu.

No otras puses, polimēriem ir tendence amorfā veidā sacietēt, jo to molekulas ir pārāk lielas, lai noteiktu sakārtotu struktūru. Šeit nonāk sveķi, kaučuki, putupolistirola (anime), plastmasas, teflons, bakelīts.

Bioloģiskie audi

Bioloģiskās cietās vielas galvenokārt ir amorfas, piemēram: orgānu audi, āda, mati, radzene utt. Tāpat tauki un olbaltumvielas veido amorfas masas; Tomēr, pienācīgi sagatavojot, tie var kristalizēties (DNS kristāli, olbaltumvielas, tauki).

Brilles

Stikls, amorfs ciets materiāls

Lai arī tas ir palicis gandrīz pēdējais, visreprezentatīvākā amorfā cietā viela ir pats stikls. Tās sastāvs būtībā ir tāds pats kā kvarca: SiO ₂ . Gan kvarca kristāls, gan stikls ir trīsdimensiju kovalenti tīkli; tikai tas, ka stikla režģis ir netīrs, ar dažāda garuma Si-O saitēm.

Metāliskā stikla paraugs

Stikls ir būtiska amorfā cieta viela, un materiāliem, kuriem ir līdzīgs izskats, ir stiklojums.

Ogleklis un metāli

Mums ir amorfs ogleklis, aktīvā ogle ir viena no vissvarīgākajām absorbcijas spējām. Ir arī amorfs silīcijs un germānija ar elektroniskiem pielietojumiem, kur tie darbojas kā pusvadītāji.

Visbeidzot, ir amorfi sakausējumi, kas to atbilstošo metālu atomu atšķirību dēļ neveido kristālisku struktūru.

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Rašels Bernsteins un Entonijs Karpi. (2020). Cieto vielu īpašības. Atgūts no: visionlearning.com
4. Wikipedia. (2020). Amorfs ciets. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Ričards Zallens, Ronalds Valters Douglass un citi. (2019. gada 31. jūlijs). Amorfs ciets. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Amorfs ciets. ScienceDirect. Atgūts no: sciencedirect.com
7. Danielle Reid. (2020). Amorfs ciets: definīcija un piemēri. Pētījums. Atgūts no: study.com
8. Rubika kuba mākslas darbs. (2008). Kas ir amorfs materiāls? Atgūts no: web.physics.ucsb.edu