Amorfní pevná struktura, vlastnosti, příklady

2774
Sherman Hoover

The amorfní pevné látky Jsou to ty, které nemají řádnou strukturu dlouhého dosahu. Jsou opakem toho, co je známé jako krystalická pevná látka. Jeho částice jsou spojeny neuspořádaně, podobně jako u kapalin, ale s dostatečnou silou, aby se spojily do pevné struktury..

Tento amorfní charakter je častější, než si myslíte; je to ve skutečnosti jeden z možných stavů, které může kondenzovaná hmota přijmout. Tím se rozumí, že jakákoli sloučenina schopná ztuhnout, a tedy krystalizovat, může také neuspořádaně aglomerovat, pokud to experimentální podmínky umožňují..

Cukrová vata je příkladem amorfní pevné látky. Zdroj: Pixabay.

Výše uvedené platí obvykle pro čisté látky, ať už jde o prvky nebo sloučeniny. Platí to však také v případě směsí. Mnoho pevných směsí je amorfních, jako je cukrová vata, čokoláda, majonéza nebo bramborová kaše..

Skutečnost, že pevná látka je amorfní, neznamená, že je méně cenná než krystalická. Strukturální porucha mu někdy dává jedinečné vlastnosti, které by nevykazovala v krystalickém stavu. Například ve fotovoltaickém průmyslu je pro určité aplikace v malém měřítku preferován amorfní křemík před krystalickým.

Rejstřík článků

  • 1 Struktura amorfních pevných látek
  • 2 Vlastnosti
  • 3 Příprava
  • 4 Příklady amorfních pevných látek
    • 4.1 Nerosty a plasty
    • 4.2 Biologická tkáň
    • 4.3 Brýle
    • 4.4 Uhlík a kovy
  • 5 Reference

Struktura amorfních pevných látek

Rozdíl mezi krystalickou strukturou a amorfní strukturou. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Struktura amorfní pevné látky je špinavá; postrádá periodicitu nebo strukturální vzor. Obrázek výše ilustruje tento bod. A odpovídá krystalické pevné látce, zatímco B představuje amorfní pevnou látku. Všimněte si, že v B jsou fialové diamanty uspořádány libovolně, i když v A i B existují stejný typ interakcí.

Pokud je také pozorováno B, bude vidět, že existují mezery, které se zdají být prázdné; to znamená, že struktura má vady nebo nepravidelnosti. Část mikroskopické nebo vnitřní poruchy amorfní pevné látky je proto způsobena tím, že její částice jsou „uspořádány“ tak, že výsledná struktura má mnoho nedokonalostí..

Nejprve byla zmíněna oblast působnosti ve stupni uspořádání amorfních pevných látek. V B je jen pár kosočtverců, které vypadají úhledně zarovnané. Mohou být objednané regiony; ale jen na krátkou vzdálenost.

O amorfní pevné látce se pak říká, že je složena z neměřitelných drobných krystalů různých struktur. Součet všech těchto struktur se nakonec stává labyrintem a nesmyslem: globální struktura se stává amorfní, složená z nekonečných krystalických bloků roztroušených všude..

Vlastnosti

Vlastnosti amorfní pevné látky se liší v závislosti na povaze jejích základních částic. Existují však určité obecné charakteristiky, které lze zmínit. Amorfní pevné látky mohou být skelné, pokud mají podobné aspekty jako krystaly; nebo želatinové, pryskyřičné nebo prašné.

Protože jejich struktury jsou neuspořádané, negenerují spolehlivá rentgenová difrakční spektra a jejich teploty tání nejsou přesné, ale pokrývají celou řadu hodnot..

Například teplota tání amorfní pevné látky se může pohybovat od 20 do 60 ° C. Mezitím se krystalické pevné látky tají při určité teplotě nebo v úzkém rozmezí, pokud obsahují mnoho nečistot..

Další charakteristikou amorfních pevných látek je to, že když se zlomí nebo zlomí, nevytvářejí geometrické fragmenty s plochými plochami, ale nepravidelné fragmenty se zakřivenými plochami. Když nejsou sklivci, vypadají jako prašná a neprůhledná těla.

Příprava

Spíše než s amorfní pevnou látkou by se s tímto konceptem mělo zacházet jako s „amorfním stavem“. Všechny sloučeniny (iontové, molekulární, polymerní, kovové atd.) Jsou do určité míry schopné, pokud to experimentální podmínky dovolí, vytvářet amorfní a nekrystalické pevné látky..

Například v organických syntézách se pevné sloučeniny zpočátku získávají jako práškové hmoty. Jeho obsah nečistot je tak vysoký, že dlouhodobě ovlivňují jeho molekulární pořadí. Proto když produkt znovu a znovu krystalizuje, pevná látka se stává stále více krystalickou; ztrácí svůj amorfní charakter.

To však neznamená, že amorfní pevné látky jsou nutně nečisté materiály; několik z nich je amorfních svou vlastní chemickou povahou.

Čistá látka může amorfně tuhnout, pokud je její kapalina náhle ochlazena, a to tak, že její částice nekrystalizují, ale zaujímají sklovitou konfiguraci. Chlazení je tak rychlé, že částice nemají dostatek času na to, aby se vešly do krystalických bloků, které se sotva dokáží „narodit“.

Například voda může existovat ve skelném, amorfním stavu, a to nejen jako led.

Příklady amorfních pevných látek

Minerály a plasty

Obsidián je jedním z mála známých amorfních minerálů. Zdroj: Pixabay.

Prakticky jakýkoli krystalický materiál se může přizpůsobit amorfnímu tvaru (a naopak). K tomu dochází u některých minerálů, které z geochemických důvodů nemohly formálně vytvořit své konvenční krystaly. Jiní naopak netvoří krystaly, ale sklo; takový je případ obsidiánu.

Na druhou stranu mají polymery tendenci amorfně tuhnout, protože jejich molekuly jsou příliš velké na to, aby definovaly uspořádanou strukturu. Zde přicházejí mimo jiné pryskyřice, gumy, polystyrenová pěna (anime), plasty, teflon, bakelit..

Biologická tkáň

Biologické pevné látky jsou většinou amorfní, jako jsou: tkáně orgánů, kůže, vlasy, rohovka atd. Podobně tuk a bílkoviny tvoří amorfní hmoty; který však při správné přípravě může krystalizovat (krystaly DNA, bílkoviny, tuky).

Brýle

Sklo, amorfní pevná látka

Ačkoli to bylo ponecháno téměř poslední, nejreprezentativnější amorfní pevnou látkou je zdaleka samotné sklo. Jeho složení je v podstatě stejné jako složení křemene: SiOdva. Křemenný krystal i sklo jsou trojrozměrné kovalentní sítě; pouze to, že skleněná mřížka je špinavá, s vazbami Si-O různých délek.

Vzorek kovového skla

Sklo je podstatnou amorfní pevnou látkou a o materiálech, které mají podobný vzhled, se říká, že mají skelný stav..

Uhlík a kovy

Máme amorfní uhlík, přičemž aktivní uhlí je díky jeho absorpční kapacitě jedním z nejdůležitějších. Podobně existuje amorfní křemík a germanium s elektronickými aplikacemi, kde fungují jako polovodiče..

A konečně existují amorfní slitiny, které nevytvářejí krystalickou strukturu kvůli rozdílům jejich atomů kovů..

Reference

  1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. vydání). Učení CENGAGE.
  2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
  3. Rachel Bernstein a Anthony Carpi. (2020). Vlastnosti těles. Obnoveno z: visionlearning.com
  4. Wikipedia. (2020). Amorfní pevná látka. Obnoveno z: en.wikipedia.org
  5. Richard Zallen, Ronald Walter Douglas a další. (31. července 2019). Amorfní pevná látka. Encyklopedie Britannica. Obnoveno z: britannica.com
  6. Elsevier B.V. (2020). Amorfní pevná látka. ScienceDirect. Obnoveno z: sciencedirect.com
  7. Danielle Reid. (2020). Amorphous Solid: Definice a příklady. Studie. Obnoveno z: study.com
  8. Rubikova kostka kresby. (2008). Co je to amorfní materiál? Obnoveno z: web.physics.ucsb.edu

Zatím žádné komentáře