Amorfe stoffen. Kristallijne en amorfe toestand van materie. Het gebruik van amorfe stoffen

Heb je ooit gedacht wat mysterieuze amorfe stoffen zijn? In structuur verschillen ze van zowel vaste als vloeibare. Het feit is dat dergelijke lichamen in een speciale gecondenseerde toestand zijn, die slechts kortlopende orde heeft. Voorbeelden van amorfe stoffen - hars, glas, amber, rubber, polyethyleen, polyvinylchloride (onze favoriete plastic ramen), diverse polymeren en anderen. Dit zijn vaste stoffen die geen kristalrooster hebben. Ze kunnen nog steeds een afdichtingswas, diverse lijmen, eboniet en kunststof dragen.

Ongewone eigenschappen van amorfe stoffen

Tijdens het splitsen in amorfe lichamen worden de gezichten niet gevormd. De deeltjes zijn volledig wanordelijk en zijn op korte afstand van elkaar. Ze kunnen dik of viskerig zijn. Hoe worden externe invloeden beïnvloed door hen? Onder invloed van verschillende temperaturen worden de lichamen vloeibaar, zoals vloeistoffen, en tegelijkertijd vrij elastisch. In het geval dat het externe effect niet lang duren, kunnen de stoffen van de amorfe structuur in een krachtige aanval in stukken verdelen. Langdurige invloed van buitenaf leidt tot het feit dat ze gewoon stromen.

Probeer een klein experiment thuis met behulp van hars. Zet het op een hard oppervlak, en je zult merken dat het glad begint te stromen. Dat klopt, het is een amorfe substantie! De snelheid hangt af van de temperatuur. Als het zeer hoog is, begint het hars merkbaar sneller te stromen.

Wat is er nog meer voor dergelijke lichamen? Ze kunnen elke vorm aannemen. Als de amorfe stoffen in de vorm van kleine deeltjes in een vat worden geplaatst, bijvoorbeeld in een kruik, zullen ze ook de vorm van een vat hebben. Ze zijn ook isotropisch, dat wil zeggen dat ze in alle richtingen dezelfde fysieke eigenschappen hebben .

Smelting en overgang naar andere staten. Metaal en glas

De amorfe toestand van de stof impliceert geen onderhoud van een bepaalde temperatuur. Bij lage indices bevriest het lichaam, bij hoge temperaturen smelt het lichaam. Overigens hangt de mate van viscositeit van dergelijke stoffen daarbij af. Lage temperatuur bevordert verminderde viscositeit, hoog, integendeel, het neemt toe.

Voor stoffen van het amorfe type kan er nog een andere eigenschap worden uitgesproken: overgang naar de kristallijne staat en spontaan. Waarom gebeurt dit? De interne energie in het kristallijne lichaam is veel minder dan in de amorfe. We kunnen dit zien op het voorbeeld van glasproducten - na verloop van tijd wordt het glas bewolkt.

Metalen glas - wat is het? Metalen kunnen tijdens het smelten uit het kristalrooster worden verwijderd, dat wil zeggen dat de stof van de amorfe structuur glasachtig wordt. Tijdens verharding met kunstkoeling wordt het kristalrooster weer gevormd. Amorf metaal heeft simpelweg geweldige weerstand tegen corrosie. Bijvoorbeeld, het autofabriek dat er van gemaakt is, heeft geen andere coatings nodig, omdat het niet zou worden onderworpen aan spontane vernietiging. Amorfe stof is een lichaam waarvan de atoomstructuur ongekende kracht bezit, wat betekent dat een amorf metaal in absoluut elke industriële tak kan worden gebruikt.

Kristallijne structuur van stoffen

Om goed kennis te hebben van de kenmerken van metalen en met hen te kunnen werken, moet men kennis hebben met de kristalstructuur van bepaalde stoffen. De productie van metaalproducten en de metallurgische industrie zou niet kunnen hebben ontwikkeld als mensen geen zekere kennis hadden over veranderingen in de structuur van legeringen, technologische methoden en prestatiekenmerken.

Vier staten van materie

Het is bekend dat er vier aggregaatstaten zijn: vast, vloeibaar, gasvormig, plasma. Vaste amorfe stoffen kunnen ook kristallijne zijn. Met een dergelijke structuur kan ruimtelijke periodiciteit in de rangschikking van deeltjes worden waargenomen. Deze deeltjes in kristallen kunnen periodieke beweging uitvoeren. In alle lichamen die we in gas- of vloeibare toestand waarnemen, kan men de beweging van deeltjes in de vorm van chaotische stoornis opmerken. Amorfe vaste stoffen (bijvoorbeeld metalen in een gecondenseerde toestand: eboniet, glasproducten, harsen) kunnen bevroren vloeistoffen genoemd worden, omdat ze een kenmerkend kenmerk hebben, zoals viscositeit bij het veranderen van vorm.

Het verschil tussen amorfe lichamen uit gassen en vloeistoffen

De manifestaties van plasticiteit, elasticiteit, verharding tijdens vervorming zijn inherent in vele lichamen. Kristallijne en amorfe stoffen hebben meer van deze eigenschappen, terwijl vloeistoffen en gassen deze eigenschappen niet hebben. Maar je kunt zien dat ze bijdragen tot een elastische volumeverandering.

Kristallijne en amorfe stoffen. Mechanische en fysieke eigenschappen

Wat zijn kristallijne en amorfe stoffen? Zoals hierboven vermeld, kunnen de lichamen die een enorme viscositeitskoefficient hebben, amorf genoemd worden, en hun vloeibaarheid is onmogelijk bij gewone temperaturen. Maar de hoge temperatuur, integendeel, laat ze vloeibaar zijn, zoals een vloeistof.

Absoluut anderen zijn stoffen van een kristallijn type. Deze vaste stoffen kunnen hun smeltpunt hebben, afhankelijk van de externe druk. De productie van kristallen is mogelijk als de vloeistof afgekoeld wordt. Als u geen maatregelen treft, kunt u merken dat verschillende kristallisatiecentra in de vloeibare toestand verschijnen. De regio die deze centra omringt produceert een solide stof. Zeer kleine kristallen beginnen met elkaar te verenigen op een wanordelijke manier, en een zogenaamde polycrystal wordt geproduceerd. Zo'n lichaam is isotropisch.

Kenmerken van stoffen

Wat bepaalt de fysieke en mechanische eigenschappen van lichamen? Belangrijk zijn de atoomverbindingen, evenals het type kristalstructuur. Ion-type kristallen worden gekenmerkt door ionische bindingen, wat betekent een soepele overgang van het ene atoom naar het andere. In dit geval vormen positieve en negatief geladen deeltjes. We kunnen de ionische binding door een simpel voorbeeld waarnemen - deze eigenschappen zijn inherent aan verschillende oxiden en zouten. Een ander kenmerk van ionische kristallen is de lage geleidbaarheid van de warmte, maar de waarden kunnen merkbaar toenemen wanneer het wordt verhit. Bij de knooppunten van het kristalrooster is het mogelijk om verschillende moleculen waar te nemen die worden onderscheiden door sterke atoombindingen.

Veel mineralen die we overal in de natuur ontmoeten hebben een kristallijne structuur. En de amorfe toestand van materie is ook de natuur in zijn pure vorm. Alleen in dit geval is het lichaam iets vormloos, maar kristallen kunnen de vormen van mooie polyhedra aannemen met de aanwezigheid van platte gezichten en vormen ook nieuwe, prachtige schoonheid en zuiverheid.

Wat zijn kristallen? Amorfe-kristallijne structuur

De vorm van dergelijke lichamen is constant voor een bepaalde verbinding. Bijvoorbeeld, beryl lijkt altijd op een hexagonaal prisma. Doe een klein experiment. Neem een klein kristallijn kubusvormig tafelsout (bal) en zet het in een speciale oplossing zo verzadigd mogelijk met hetzelfde tafelsout. Met verloop van tijd merkt u dat dit lichaam onveranderd is gebleven - het heeft weer de vorm van een kubus of een bal, die inherent is aan kristallen van tafelzout.

Amorfe kristallijne stoffen zijn zulke lichamen die zowel amorfe als kristallijne fasen kunnen bevatten. Wat beïnvloedt de eigenschappen van materialen van een dergelijke structuur? Voornamelijk verschillende volume ratio en verschillende locatie in relatie tot elkaar. Gemeenschappelijke voorbeelden van dergelijke stoffen zijn materialen gemaakt van keramiek, porselein, sitall. Uit de tabel van eigenschappen van materialen met een amorfe kristallijne structuur is bekend dat porselein het maximale percentage van de glasfase bevat. De indicatoren fluctueren binnen 40-60 procent. De laagste inhoud die we zien op het voorbeeld van steengieten - minder dan 5 procent. Tegelijkertijd is er een grotere waterabsorptie bij de keramische tegel.

Zoals bekend zijn dergelijke industriële materialen zoals porselein, keramische tegels, steencasting en sital, amorfe kristallijne stoffen, omdat ze vitreuze fasen bevatten en tegelijkertijd kristallen in hun samenstelling bevatten. Opgemerkt moet worden dat de eigenschappen van de materialen niet afhankelijk zijn van de inhoud van de glazen fasen daarin.

Amorfe metalen

Het gebruik van amorfe stoffen wordt het meest actief op het gebied van medicijnen uitgevoerd. Bijvoorbeeld wordt een snel gekoelde metaal actief in de operatie gebruikt. Dankzij de bijbehorende ontwikkelingen kreeg veel mensen de mogelijkheid om zelfstandig te bewegen na ernstige verwondingen. Het ding is dat de stof van de amorfe structuur een uitstekend biomateriaal is voor implantatie in het bot. Er zijn speciale schroeven, platen, pennen, pennen geïntroduceerd in ernstige fracturen. Voorheen gebruikte chirurgie voor dergelijke doeleinden staal en titanium. Pas later werd het opgemerkt dat amorfe stoffen heel langzaam in het lichaam oplossen en deze verrassende eigenschap maakt het mogelijk om botweefsels te herstellen. Vervolgens wordt de stof vervangen door een bot.

Toepassing van amorfe stoffen in metrologie en precisie mechanica

Precieze mechanica is precies gebaseerd op nauwkeurigheid en daarom wordt het genoemd. Een bijzonder belangrijke rol in deze industrie, evenals in de metrologie, is het gebruik van ultra-precieze indicatoren van meetinstrumenten, waardoor we het gebruik van amorfe lichamen in apparaten kunnen bereiken. Door nauwkeurige metingen wordt laboratorium en wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd in instituten op het gebied van mechanica en fysica, nieuwe voorbereidingen worden ontvangen, wetenschappelijke kennis wordt verbeterd.

polymeren

Een ander voorbeeld van het gebruik van amorfe stoffen is polymeren. Ze kunnen langzaam overgaan van een vaste toestand naar een vloeistof, terwijl kristallijne polymeren een smeltpunt hebben en niet een verzachtingspunt. Wat is de fysieke toestand van amorfe polymeren? Als u deze stoffen een lage temperatuur geeft, kunt u zien dat ze in een glazen toestand zijn en de eigenschappen van vaste stoffen tonen. Geleidelijke verwarming draagt bij aan het feit dat polymeren beginnen over te gaan naar een toestand van verhoogde elasticiteit.

Amorfe stoffen, voorbeelden die we zojuist hebben gegeven, worden intensief in de industrie gebruikt. De superelastische toestand maakt het mogelijk om polymeren willekeurig te vervormen, maar deze staat wordt bereikt door de verhoogde flexibiliteit van de verbindingen en moleculen. Verdere toename van de temperatuurindexen leidt tot het feit dat het polymeer nog meer elastische eigenschappen oplevert. Hij begint te bewegen in een speciale vloeistof en viscous toestand.

Als u de situatie niet uitcheckt en geen verdere temperatuurverhoging verhindert, zal het polymeer ondergang ondergaan, dat wil zeggen vernietiging. De viscous toestand laat zien dat alle links van de macromolecule erg mobiel zijn. Wanneer een polymeermolecuul stroomt, richten de verbindingen niet alleen maar uit, maar ook sterk samenkomen met elkaar. Intermoleculaire werking zet het polymeer om in een stijve stof (rubber). Dit proces heet mechanische glasovergang. De verkregen stof wordt gebruikt voor de productie van films en vezels.

Gebaseerd op polymeren kunnen polyamiden, polyacrylonitrillen worden verkregen. Om een polymere film te maken is het nodig om de polymeren te drukken via spinnerets die een gleufachtig gat hebben en op de band passen. Op deze wijze worden verpakkingsmateriaal en bases voor magnetische tapes vervaardigd. Polymeren omvatten ook diverse vernissen (het vormen van een schuim in een organisch oplosmiddel), lijmen en andere bevestigingsmaterialen, composieten (polymeerbasis met vulstof), kunststoffen.

Toepassingsgebieden van polymeren

Dit soort amorfe stoffen zijn stevig gevestigd in ons leven. Ze worden overal toegepast. Zij omvatten:

1. Verschillende bases voor de vervaardiging van lakken, lijmen, kunststofproducten (fenol-formaldehydeharsen).

2. Elastomeren of synthetische rubbers.

3. Elektrisch isolatiemateriaal - polyvinylchloride, of alle bekende kunststof ramen van PVC. Het is bestand tegen branden, omdat het brandbestendig wordt beschouwd, de mechanische sterkte en de elektrische isolatie-eigenschappen verhoogd.

4. Polyamide - een stof met zeer hoge sterkte, slijtvastheid. Hij heeft hoge diëlektrische eigenschappen.

5. Plexiglas, of polymethylmethacrylaat. Wij kunnen het op het gebied van elektrotechniek toepassen of het als materiaal gebruiken voor structuren.

6. Fluoroplastische, of polytetrafluorethyleen, is een bekende diëlektrische die geen oplossingseigenschappen in oplosmiddelen van organische oorsprong vertoont. Een uitgebreid temperatuurbereik en goede diëlektrische eigenschappen maken het mogelijk om te worden gebruikt als hydrofoob of antifrictiemateriaal.

7. Polystyreen. Dit materiaal is niet beïnvloed door zuren. Het, evenals fluoroplast en polyamide, kan worden beschouwd als een diëlektrische. Zeer bestand tegen mechanische stress. Polystyreen wordt universeel gebruikt. Bijvoorbeeld, het heeft zich bewezen als een constructief en elektrisch isolerend materiaal. Het wordt gebruikt in elektrische en radio-engineering.

8. Waarschijnlijk is het bekendste polymeer voor ons polyethyleen. Het materiaal vertoont stabiliteit onder invloed van een agressieve omgeving, het gaat absoluut niet door vocht. Als de verpakking van polyethyleen bestaat, kunt u niet bang zijn dat de inhoud onder invloed van zware regen zal verslechteren. Polyethyleen is ook een diëlektrische. De applicatie is uitgebreid. Het produceert pijpconstructies, diverse elektrische producten, isolatiefilm, kappen voor telefoon- en stroomkabels, onderdelen voor radio en andere apparatuur.

9. Polyvinylchloride is een zeer polymere stof. Het is synthetisch en thermoplastisch. Heeft een moleculaire structuur die asymmetrisch is. Bijna passeert geen water en wordt gemaakt door te drukken door te stampen en door te gieten. Polyvinylchloride wordt meestal gebruikt in de elektrische industrie. Het is gebaseerd op het creëren van verschillende isolerende slangen en slangen voor chemische bescherming, batterijbanen, isolatiemoffen en pakkingen, draden en kabels. Polyvinylchloride is ook een uitstekende vervanging voor schadelijk lood. Het kan niet worden gebruikt als hoogfrequente schakelingen in de vorm van een diëlektrische. En alles doordat in dit geval de diëlektrische verliezen hoog zullen zijn. Heeft een hoge geleidbaarheid.