Jeste li se ikada zapitali koje su misteriozne amorfne tvari? U strukturi se razlikuju i od krutih i tekućih. Činjenica je da su takva tijela u posebnom zgusnutom stanju, koje ima samo poredak kratkog dometa. Primjeri amorfnih tvari su smola, staklo, jantar, guma, polietilen, polivinil klorid (naši omiljeni plastični prozori), razni polimeri i drugi. To su čvrste tvari koje nemaju kristalnu rešetku. Oni također uključuju pečatni vosak, razna ljepila, ebonit i plastiku.
Neobična svojstva amorfnih tvari
Tijekom cijepanja, lica se ne formiraju u amorfnim tijelima. Čestice su potpuno nasumične i nalaze se na maloj udaljenosti jedna od druge. Mogu biti i vrlo gusti i viskozni. Kako na njih utječu vanjski utjecaji? Pod utjecajem različitih temperatura tijela postaju fluidna, poput tekućina, a ujedno i prilično elastična. U slučaju kada vanjski utjecaj ne traje dugo, tvari amorfne strukture mogu se snažnim udarcem razbiti u komadiće. dugovanjski utjecaj uzrokuje da jednostavno teče.
Probajte mali eksperiment sa smolom kod kuće. Položite ga na tvrdu podlogu i primijetit ćete da počinje glatko teći. Tako je, to je amorfna tvar! Brzina ovisi o pokazateljima temperature. Ako je vrlo visoka, tada će se smola početi širiti primjetno brže.
Što je još tipično za takva tijela? Mogu imati bilo koji oblik. Ako se amorfne tvari u obliku malih čestica stave u posudu, na primjer, u vrč, tada će i one poprimiti oblik posude. Oni su također izotropni, to jest, pokazuju ista fizička svojstva u svim smjerovima.
Taljenje i prijelaz u druga stanja. Metal i staklo
Amorfno stanje materije ne podrazumijeva održavanje bilo koje određene temperature. Pri niskim brzinama tijela se smrzavaju, pri visokim se tope. Usput, o tome ovisi i stupanj viskoznosti takvih tvari. Niske temperature doprinose smanjenju viskoznosti, visoke temperature, naprotiv, povećavaju.
Za tvari amorfnog tipa može se razlikovati još jedna značajka - prijelaz u kristalno stanje i spontan. Zašto se ovo događa? Unutarnja energija u kristalnom tijelu je mnogo manja nego u amorfnom. To možemo vidjeti na primjeru staklenih proizvoda - s vremenom se čaše zamagljuju.
Metalno staklo - što je to? Metal se može ukloniti iz kristalne rešetke utijekom taljenja, odnosno da se tvar amorfne strukture učini staklastom. Tijekom skrućivanja pod umjetnim hlađenjem ponovno se formira kristalna rešetka. Amorfni metal ima jednostavno nevjerojatnu otpornost na koroziju. Na primjer, karoserija automobila napravljena od njega ne bi trebala razne obloge, jer ne bi bila podvrgnuta spontanom uništenju. Amorfna tvar je tijelo čija atomska struktura ima neviđenu snagu, što znači da se amorfni metal može koristiti u apsolutno bilo kojem industrijskom sektoru.
Kristalna struktura tvari
Da biste bili dobro upućeni u karakteristike metala i mogli raditi s njima, morate imati znanje o kristalnoj strukturi određenih tvari. Proizvodnja metalnih proizvoda i područje metalurgije ne bi mogli dobiti takav razvoj da ljudi nisu imali određena znanja o promjenama u strukturi legura, tehnološkim metodama i operativnim karakteristikama.
Četiri stanja materije
Poznato je da postoje četiri agregatna stanja: kruto, tekuće, plinovito, plazma. Čvrste amorfne tvari također mogu biti kristalne. S takvom strukturom može se uočiti prostorna periodičnost u rasporedu čestica. Te čestice u kristalima mogu vršiti periodično kretanje. U svim tijelima koja promatramo u plinovitom ili tekućem stanju može se uočiti kretanje čestica u obliku kaotičnog poremećaja. Amorfne krute tvari (kao što su metali ukondenzirano stanje: ebonit, stakleni proizvodi, smole) mogu se nazvati tekućinama smrznutog tipa, jer kada promijene oblik, možete primijetiti takvu karakterističnu osobinu kao što je viskoznost.
Razlika između amorfnih tijela od plinova i tekućina
Manifestacije plastičnosti, elastičnosti, stvrdnjavanja tijekom deformacije karakteristične su za mnoga tijela. Kristalne i amorfne tvari imaju te karakteristike u većoj mjeri, dok tekućine i plinovi nemaju. Ali s druge strane, možete vidjeti da doprinose elastičnoj promjeni volumena.
Kristalne i amorfne tvari. Mehanička i fizička svojstva
Što su kristalne i amorfne tvari? Kao što je gore spomenuto, amorfnim se mogu nazvati ona tijela koja imaju ogroman koeficijent viskoznosti, a na običnoj temperaturi njihova je fluidnost nemoguća. Ali visoka temperatura, naprotiv, omogućuje im da budu tekućine, poput tekućine.
Tvari kristalnog tipa izgledaju potpuno drugačije. Ove krute tvari mogu imati vlastitu točku taljenja ovisno o vanjskom tlaku. Dobivanje kristala je moguće ako se tekućina ohladi. Ako ne poduzmete određene mjere, tada možete primijetiti da se različiti centri kristalizacije počinju pojavljivati u tekućem stanju. U području koje okružuje te centre dolazi do stvaranja čvrste tvari. Vrlo mali kristali počinju se međusobno spajati nasumičnim redoslijedom i dobiva se takozvani polikristal. Takvo tijelo jeizotropno.
Karakteristike tvari
Što određuje fizičke i mehaničke karakteristike tijela? Važne su atomske veze, kao i vrsta kristalne strukture. Ionske kristale karakteriziraju ionske veze, što znači glatki prijelaz s jednog atoma na drugi. U tom slučaju dolazi do stvaranja pozitivno i negativno nabijenih čestica. Ionsku vezu možemo promatrati na jednostavnom primjeru - takve karakteristike su karakteristične za razne okside i soli. Još jedna značajka ionskih kristala je niska vodljivost topline, ali se njihov učinak može značajno povećati kada se zagrijava. Na čvorovima kristalne rešetke možete vidjeti razne molekule koje se razlikuju po jakim atomskim vezama.
Mnogi minerali koje nalazimo posvuda u prirodi imaju kristalnu strukturu. A amorfno stanje materije je također priroda u svom najčišćem obliku. Samo u ovom slučaju tijelo je nešto bezoblično, ali kristali mogu poprimiti oblik najljepših poliedara s ravnim licima, kao i formirati nova čvrsta tijela nevjerojatne ljepote i čistoće.
Što su kristali? Amorfno-kristalna struktura
Oblik takvih tijela je konstantan za određenu vezu. Na primjer, beril uvijek izgleda kao šesterokutna prizma. Napravite mali eksperiment. Uzmite mali kristal kubične soli (kuglice) i stavite ga u posebnu otopinu što je moguće više zasićenu istom soli. S vremenom ćete primijetiti da je ovo tijelo ostalo nepromijenjeno - opet je steklooblik kocke ili lopte, koji je svojstven kristalima soli.
Amorfno-kristalne tvari su takva tijela koja mogu sadržavati i amorfne i kristalne faze. Što utječe na svojstva materijala takve strukture? Uglavnom različiti omjeri volumena i različiti rasporedi međusobno. Uobičajeni primjeri takvih tvari su materijali od keramike, porculana, staklokeramike. Iz tablice svojstava materijala s amorfno-kristalnom strukturom postaje poznato da porculan sadrži najveći postotak staklene faze. Brojke se kreću između 40-60 posto. Najmanji sadržaj vidjet ćemo na primjeru lijevanja kamena - manje od 5 posto. U isto vrijeme, keramičke pločice će imati veću apsorpciju vode.
Kao što znate, industrijski materijali kao što su porculan, keramičke pločice, odljevci kamena i staklokeramika su amorfno-kristalne tvari, jer u svom sastavu sadrže staklaste faze i istovremeno kristale. Pritom treba napomenuti da svojstva materijala ne ovise o sadržaju staklenih faza u njemu.
Amorfni metali
Upotreba amorfnih tvari najaktivnije se provodi u području medicine. Na primjer, brzo hlađeni metal aktivno se koristi u kirurgiji. Zahvaljujući razvoju povezanih s tim, mnogi su se ljudi nakon teških ozljeda mogli samostalno kretati. Stvar je u tome da je tvar amorfne strukture izvrstan biomaterijal za implantaciju u kosti. Primljenou slučaju teških prijeloma uvode se posebni vijci, ploče, igle, igle. Prije su se u takve svrhe u kirurgiji koristili čelik i titan. Tek kasnije je uočeno da se amorfne tvari vrlo sporo razgrađuju u tijelu, a ovo nevjerojatno svojstvo omogućuje oporavak koštanog tkiva. Nakon toga, tvar je zamijenjena kosti.
Upotreba amorfnih tvari u mjeriteljstvu i preciznoj mehanici
Točna mehanika temelji se upravo na točnosti, pa se zato tako i zove. Posebno važnu ulogu u ovoj industriji, kao i u mjeriteljstvu, imaju ultraprecizni pokazatelji mjernih instrumenata, što se može postići korištenjem amorfnih tijela u uređajima. Zahvaljujući točnim mjerenjima, na institutima iz područja mehanike i fizike provode se laboratorijska i znanstvena istraživanja, dobivaju se novi lijekovi i usavršavaju znanstvena saznanja.
Polimeri
Još jedan primjer upotrebe amorfne tvari su polimeri. Oni se mogu polako mijenjati iz krutog u tekućinu, dok kristalne polimere karakterizira točka taljenja, a ne omekšavanje. Kakvo je fizičko stanje amorfnih polimera? Ako ovim tvarima date nisku temperaturu, možete vidjeti da će biti u staklastom stanju i pokazati svojstva krutih tvari. Postupno zagrijavanje uzrokuje da se polimeri počnu kretati u stanje povećane elastičnosti.
Amorfne tvari, čije smo primjere upravo naveli, intenzivno se koriste uindustrija. Superelastično stanje omogućuje da se polimeri deformiraju na bilo koji način, a to se stanje postiže povećanom fleksibilnošću veza i molekula. Daljnje povećanje temperature dovodi do činjenice da polimer dobiva još elastičnija svojstva. Počinje prelaziti u posebno tekuće i viskozno stanje.
Ako ostavite situaciju nekontroliranom i ne spriječite daljnji porast temperature, polimer će doživjeti degradaciju, odnosno uništenje. Viskozno stanje pokazuje da su sve jedinice makromolekule vrlo pokretljive. Kada molekula polimera teče, veze se ne samo ispravljaju, već se i jako približavaju jedna drugoj. Intermolekularno djelovanje pretvara polimer u tvrdu tvar (gumu). Taj se proces naziva mehanički stakleni prijelaz. Dobivena tvar se koristi za proizvodnju filmova i vlakana.
Poliamidi, poliakrilonitrili se mogu dobiti iz polimera. Da biste napravili polimerni film, morate provući polimere kroz kalupe s prorezom i nanijeti ih na traku. Na taj način se proizvode ambalažni materijali i podloge za magnetske trake. Polimeri također uključuju razne lakove (tvoreći pjenu u organskom otapalu), ljepila i druge vezivne materijale, kompozite (polimerna baza s punilom), plastiku.
polimerne aplikacije
Ova vrsta amorfnih tvari čvrsto je ukorijenjena u našim životima. Primjenjuju se posvuda. To uključuje:
1. Razne baze zaproizvodnja lakova, ljepila, plastičnih proizvoda (fenol-formaldehidne smole).
2. Elastomeri ili sintetičke gume.
3. Električni izolacijski materijal je polivinil klorid, odnosno poznati plastični PVC prozori. Otporan je na vatru, jer se smatra sporogorivim, ima povećanu mehaničku čvrstoću i električna izolacijska svojstva.
4. Poliamid je tvar vrlo visoke čvrstoće i otpornosti na habanje. Ima visoke dielektrične karakteristike.
5. Pleksiglas ili polimetil metakrilat. Možemo ga koristiti u području elektrotehnike ili ga koristiti kao materijal za konstrukcije.
6. Fluoroplast ili politetrafluoroetilen je dobro poznati dielektrik koji ne pokazuje svojstva otapanja u otapalima organskog porijekla. Njegov širok raspon temperatura i dobra dielektrična svojstva omogućuju da se koristi kao hidrofobni ili antifrikcijski materijal.
7. Polistiren. Na ovaj materijal ne utječu kiseline. On se, poput fluoroplasta i poliamida, može smatrati dielektrikom. Vrlo izdržljiv s obzirom na mehanički utjecaj. Polistiren se koristi posvuda. Na primjer, dobro se pokazao kao strukturni i električni izolacijski materijal. Koristi se u elektrotehnici i radiotehnici.
8. Vjerojatno najpoznatiji polimer za nas je polietilen. Materijal pokazuje otpornost kada je izložen agresivnim okruženjima, apsolutno ne dopušta prolazak vlage. Ako je pakiranje izrađeno od polietilena, ne možete se bojati da će se sadržaj pokvariti pod utjecajem jakihkiša. Polietilen je također dielektrik. Njegova primjena je opsežna. Od njega se izrađuju cijevne konstrukcije, razni elektroproizvodi, izolacijska folija, omoti za kabele telefonskih i dalekovoda, dijelovi za radio i drugu opremu.
9. PVC je visokopolimerni materijal. Sintetički je i termoplastičan. Ima strukturu molekula koje su asimetrične. Gotovo ne propušta vodu i izrađuje se prešanjem sa štancanjem i kalupljenjem. Polivinil klorid se najčešće koristi u elektroindustriji. Na njegovoj osnovi stvaraju se razna toplinska izolacijska crijeva i crijeva za kemijsku zaštitu, baterije, izolacijske navlake i brtve, žice i kabeli. PVC je također izvrsna zamjena za štetno olovo. Ne može se koristiti kao visokofrekventni krug u obliku dielektrika. A sve zbog činjenice da će u ovom slučaju dielektrični gubici biti visoki. Visoko provodljiv.
