Замисляли ли сте се кои са мистериозните аморфни вещества? По структура те се различават както от твърди, така и от течни. Факт е, че такива тела са в специално кондензирано състояние, което има само близък ред. Примери за аморфни вещества са смола, стъкло, кехлибар, гума, полиетилен, поливинилхлорид (любимите ни пластмасови прозорци), различни полимери и др. Това са твърди тела, които нямат кристална решетка. Те включват също уплътнителен восък, различни лепила, ебонит и пластмаси.
Необичайни свойства на аморфни вещества
По време на разделяне лицата не се образуват в аморфни тела. Частиците са напълно произволни и са на близко разстояние една до друга. Те могат да бъдат както много дебели, така и вискозни. Как се влияят от външни влияния? Под въздействието на различни температури телата стават течни, като течности, и в същото време доста еластични. В случай, че външното въздействие не трае дълго, веществата с аморфна структура могат да се разпаднат на парчета с мощен удар. дълговъншно влияние ги кара просто да текат.
Опитайте малък експеримент със смола у дома. Поставете го върху твърда повърхност и ще забележите, че започва да тече плавно. Точно така, това е аморфно вещество! Скоростта зависи от температурните показатели. Ако е много високо, тогава смолата ще започне да се разпространява значително по-бързо.
Какво друго е характерно за такива тела? Те могат да приемат всякаква форма. Ако аморфни вещества под формата на малки частици се поставят в съд, например в кана, тогава те също ще приемат формата на съд. Те също така са изотропни, тоест проявяват едни и същи физически свойства във всички посоки.
Стопяване и преминаване към други състояния. Метал и стъкло
Аморфното състояние на материята не предполага поддържане на някаква конкретна температура. При ниски скорости телата замръзват, при високи се топят. Между другото, степента на вискозитет на такива вещества също зависи от това. Ниските температури допринасят за намаляване на вискозитета, високите температури, напротив, го увеличават.
За вещества от аморфен тип може да се различи още една особеност - преходът в кристално състояние и спонтанен. Защо се случва това? Вътрешната енергия в кристалното тяло е много по-малка, отколкото в аморфното. Можем да видим това на примера със стъклени продукти - с течение на времето чашите стават мътни.
Метално стъкло - какво е това? Металът може да бъде отстранен от кристалната решетка впо време на топене, тоест да направи вещество с аморфна структура стъклено. При втвърдяване при изкуствено охлаждане кристалната решетка се образува отново. Аморфният метал има просто невероятна устойчивост на корозия. Например, каросерията на автомобил, направена от него, няма да се нуждае от различни покрития, тъй като няма да бъде подложена на спонтанно унищожаване. Аморфното вещество е тяло, чиято атомна структура има безпрецедентна сила, което означава, че аморфният метал може да се използва в абсолютно всеки индустриален сектор.
Кристална структура на веществата
За да сте добре запознати с характеристиките на металите и да можете да работите с тях, трябва да имате познания за кристалната структура на определени вещества. Производството на метални изделия и областта на металургията не биха могли да получат такова развитие, ако хората нямаха определени познания за промените в структурата на сплавите, технологичните методи и експлоатационните характеристики.
Четирите състояния на материята
Добре известно е, че има четири агрегатни състояния: твърдо, течно, газообразно, плазмено. Твърдите аморфни вещества също могат да бъдат кристални. При такава структура може да се наблюдава пространствена периодичност в подреждането на частиците. Тези частици в кристалите могат да извършват периодично движение. Във всички тела, които наблюдаваме в газообразно или течно състояние, може да се забележи движението на частиците под формата на хаотично разстройство. Аморфни твърди вещества (като метали вкондензирано състояние: ебонит, стъклени продукти, смоли) могат да се нарекат течности от замразен тип, тъй като когато променят формата си, можете да забележите такава характерна черта като вискозитет.
Разликата между аморфни тела от газове и течности
Проявите на пластичност, еластичност, втвърдяване при деформация са характерни за много тела. Кристалните и аморфните вещества имат тези характеристики в по-голяма степен, докато течностите и газовете не. Но от друга страна, можете да видите, че те допринасят за еластична промяна в обема.
Кристални и аморфни вещества. Механични и физични свойства
Какво са кристалните и аморфните вещества? Както бе споменато по-горе, аморфни могат да се нарекат онези тела, които имат огромен коефициент на вискозитет и при обикновена температура тяхната течливост е невъзможна. Но високата температура, напротив, им позволява да бъдат течни, като течност.
Веществата от кристален тип изглеждат напълно различни. Тези твърди вещества могат да имат своя собствена точка на топене в зависимост от външното налягане. Получаването на кристали е възможно, ако течността се охлади. Ако не вземете определени мерки, тогава можете да забележите, че различни центрове на кристализация започват да се появяват в течно състояние. В областта около тези центрове се образува твърдо вещество. Много малки кристали започват да се комбинират един с друг в произволен ред и се получава така нареченият поликристал. Такова тяло еизотропен.
Характеристики на веществата
Какво определя физичните и механичните характеристики на телата? Атомните връзки са важни, както и видът на кристалната структура. Йонните кристали се характеризират с йонни връзки, което означава плавен преход от един атом към друг. В този случай, образуването на положително и отрицателно заредени частици. Можем да наблюдаваме йонната връзка в прост пример - такива характеристики са характерни за различни оксиди и соли. Друга особеност на йонните кристали е ниската топлопроводимост, но производителността му може да се увеличи значително при нагряване. В възлите на кристалната решетка можете да видите различни молекули, които се отличават със силни атомни връзки.
Много минерали, които намираме навсякъде в природата, имат кристална структура. А аморфното състояние на материята също е природата в нейния най-чист вид. Само в този случай тялото е нещо безформено, но кристалите могат да приемат формата на най-красивите полиедри с плоски лица, както и да образуват нови твърди тела с невероятна красота и чистота.
Какво са кристалите? Аморфно-кристална структура
Формата на такива тела е постоянна за определена връзка. Например, берилът винаги изглежда като шестоъгълна призма. Направете малък експеримент. Вземете малък кристал кубична сол (топка) и го поставете в специален разтвор, възможно най-наситен със същата сол. С течение на времето ще забележите, че това тяло е останало непроменено - то отново е придобилоформата на куб или топка, която е присъща на солните кристали.
Аморфно-кристалните вещества са такива тела, които могат да съдържат както аморфна, така и кристална фаза. Какво влияе върху свойствата на материалите от такава структура? Основно различно съотношение на обемите и различно разположение един спрямо друг. Чести примери за такива вещества са материали от керамика, порцелан, стъклокерамика. От таблицата със свойствата на материалите с аморфно-кристална структура става известно, че порцеланът съдържа максимален процент стъклена фаза. Цифрите варират между 40-60 процента. Най-ниско съдържание ще видим в примера с каменно леене – под 5 процента. В същото време керамичните плочки ще имат по-висока абсорбция на вода.
Както знаете, индустриалните материали като порцелан, керамични плочки, каменно леене и стъклокерамика са аморфно-кристални вещества, тъй като съдържат в състава си стъкловидни фази и в същото време кристали. В същото време трябва да се отбележи, че свойствата на материалите не зависят от съдържанието на стъклени фази в тях.
Аморфни метали
Употребата на аморфни вещества се осъществява най-активно в областта на медицината. Например, бързо охладен метал се използва активно в хирургията. Благодарение на развитието, свързано с него, много хора са успели да се движат самостоятелно след тежки наранявания. Работата е там, че веществото с аморфна структура е отличен биоматериал за имплантиране в костите. Полученоспециални винтове, пластини, щифтове, щифтове се въвеждат при тежки фрактури. Преди това стоманата и титанът се използваха за такива цели в хирургията. Едва по-късно се забелязва, че аморфните вещества се разлагат много бавно в тялото и това невероятно свойство прави възможно възстановяването на костните тъкани. Впоследствие веществото се заменя с кост.
Използване на аморфни вещества в метрологията и прецизната механика
Точната механика се основава точно на точността и затова се нарича така. Особено важна роля в тази индустрия, както и в метрологията, играят свръхпрецизните индикатори на средствата за измерване, което може да се постигне чрез използване на аморфни тела в устройствата. Благодарение на точните измервания се извършват лабораторни и научни изследвания в институти в областта на механиката и физиката, получават се нови лекарства и се подобряват научните познания.
Полимери
Друг пример за използване на аморфно вещество са полимерите. Те могат бавно да преминават от твърдо в течно, докато кристалните полимери се характеризират с точка на топене, а не с точка на омекване. Какво е физическото състояние на аморфните полимери? Ако дадете на тези вещества ниска температура, можете да видите, че те ще бъдат в стъкловидно състояние и ще проявяват свойствата на твърдите вещества. Постепенното нагряване кара полимерите да започнат да се движат в състояние на повишена еластичност.
Аморфните вещества, примери за които току-що дадохме, се използват интензивно виндустрия. Свръхеластичното състояние позволява на полимерите да се деформират по всякакъв начин и това състояние се постига благодарение на повишената гъвкавост на връзките и молекулите. По-нататъшното повишаване на температурата води до факта, че полимерът придобива още по-еластични свойства. Започва да преминава в специално течно и вискозно състояние.
Ако оставите ситуацията неконтролирана и не предотвратите по-нататъшно повишаване на температурата, полимерът ще претърпи деградация, тоест разрушаване. Вискозното състояние показва, че всички звена на макромолекулата са много подвижни. Когато една полимерна молекула тече, връзките не само се изправят, но и се приближават много близо една до друга. Междумолекулното действие превръща полимера в твърда субстанция (каучук). Този процес се нарича механичен стъклен преход. Полученото вещество се използва за производство на филми и влакна.
Полиамиди, полиакрилонитрили могат да бъдат получени от полимери. За да направите полимерен филм, трябва да прокарате полимерите през матрици, които имат прорезен отвор и да ги нанесете върху лентата. По този начин се произвеждат опаковъчни материали и основи за магнитни ленти. Полимерите включват също различни лакове (образуващи пяна в органичен разтворител), лепила и други свързващи материали, композити (полимерна основа с пълнител), пластмаси.
Полимерни приложения
Този вид аморфни вещества са здраво вкоренени в живота ни. Прилагат се навсякъде. Те включват:
1. Различни основи запроизводство на лакове, лепила, пластмасови изделия (фенолформалдехидни смоли).
2. Еластомери или синтетични каучуци.
3. Електроизолационният материал е поливинилхлорид или добре познатата пластмасова PVC дограма. Той е устойчив на пожари, тъй като се счита за бавно горящ, има повишена механична якост и електроизолационни свойства.
4. Полиамидът е вещество с много висока якост и устойчивост на износване. Има високи диелектрични характеристики.
5. Плексиглас или полиметилметакрилат. Можем да го използваме в областта на електротехниката или да го използваме като материал за конструкции.
6. Флуоропластът или политетрафлуоретиленът е добре познат диелектрик, който не проявява свойствата на разтваряне в разтворители от органичен произход. Неговият широк температурен диапазон и добрите диелектрични свойства го позволяват да се използва като хидрофобен или антифрикционен материал.
7. полистирол. Този материал не се влияе от киселини. Той, подобно на флуоропласта и полиамида, може да се счита за диелектрик. Много издръжлив по отношение на механично въздействие. Полистиролът се използва навсякъде. Например, той се е доказал добре като структурен и електроизолационен материал. Използва се в електротехниката и радиотехниката.
8. Може би най-известният полимер за нас е полиетиленът. Материалът проявява устойчивост, когато е изложен на агресивна среда, абсолютно не пропуска влагата. Ако опаковката е направена от полиетилен, не можете да се страхувате, че съдържанието ще се влоши под въздействието на силнидъжд. Полиетиленът също е диелектрик. Приложението му е обширно. От него се изработват тръбни конструкции, различни електрически продукти, изолационно фолио, обвивки за кабели на телефонни и електропроводи, части за радио и друго оборудване.
9. PVC е високополимерен материал. Той е синтетичен и термопластичен. Той има структура от молекули, които са асиметрични. Почти не пропуска вода и се изработва чрез пресоване с щамповане и чрез формоване. Поливинилхлоридът се използва най-често в електрическата индустрия. На негова основа се създават различни топлоизолационни маркучи и маркучи за химическа защита, батерии, изолационни втулки и уплътнения, проводници и кабели. PVC също е отличен заместител на вредното олово. Не може да се използва като високочестотна верига под формата на диелектрик. И всичко това поради факта, че в този случай диелектричните загуби ще бъдат високи. Силно проводим.
