Har du någonsin undrat vad de mystiska amorfa ämnena är? I strukturen skiljer de sig från både fast och flytande. Faktum är att sådana kroppar är i ett speciellt kondenserat tillstånd, som bara har kort räckvidd. Exempel på amorfa ämnen är harts, glas, bärnsten, gummi, polyeten, polyvinylklorid (våra favoritplastfönster), olika polymerer och andra. Dessa är fasta ämnen som inte har ett kristallgitter. De inkluderar även tätningsvax, olika lim, ebonit och plast.
Ovanliga egenskaper hos amorfa ämnen
Under klyvning bildas inte ansikten i amorfa kroppar. Partiklarna är helt slumpmässiga och ligger på nära avstånd till varandra. De kan vara både väldigt tjocka och trögflytande. Hur påverkas de av yttre påverkan? Under påverkan av olika temperaturer blir kroppar flytande, som vätskor, och samtidigt ganska elastiska. I fallet när den yttre påverkan inte varar länge kan ämnen av en amorf struktur bryta i bitar med ett kraftigt slag. långpåverkan utifrån får dem att helt enkelt flöda.
Testa ett litet hartsexperiment hemma. Lägg den på ett hårt underlag så märker du att det börjar flyta smidigt. Det stämmer, det är ett amorft ämne! Hastigheten beror på temperaturindikatorerna. Om den är mycket hög kommer hartset att börja spridas märkbart snabbare.
Vad mer är typiskt för sådana kroppar? De kan ta vilken form som helst. Om amorfa ämnen i form av små partiklar placeras i ett kärl, till exempel i en kanna, kommer de också att ta formen av ett kärl. De är också isotropa, det vill säga de uppvisar samma fysikaliska egenskaper i alla riktningar.
Smältning och övergång till andra stater. Metall och glas
Materiens amorfa tillstånd innebär inte att någon speciell temperatur upprätthålls. Vid låga hastigheter fryser kropparna, vid höga hastigheter smälter de. Förresten, graden av viskositet för sådana ämnen beror också på detta. Låga temperaturer bidrar till minskad viskositet, höga temperaturer, tvärtom ökar den.
För ämnen av den amorfa typen kan ytterligare en egenskap urskiljas - övergången till det kristallina tillståndet, och spontan. Varför händer det här? Den inre energin i en kristallin kropp är mycket mindre än i en amorf. Vi kan se detta i exemplet med glasprodukter - med tiden blir glasen grumliga.
Metalglas - vad är det? Metall kan tas bort från kristallgittret iunder smältning, det vill säga att göra ett ämne med en amorf struktur glasartat. Vid stelning under artificiell kylning bildas kristallgittret igen. Amorf metall har helt enkelt fantastisk motståndskraft mot korrosion. Till exempel skulle en bilkaross gjord av den inte behöva olika beläggningar, eftersom den inte skulle utsättas för spontan förstörelse. Ett amorft ämne är en kropp vars atomstruktur har oöverträffad styrka, vilket innebär att en amorf metall kan användas i absolut vilken industrisektor som helst.
Kristallstruktur av substanser
För att vara väl insatt i metallers egenskaper och kunna arbeta med dem behöver du ha kunskap om vissa ämnens kristallstruktur. Tillverkningen av metallprodukter och metallurgin skulle inte ha kunnat få en sådan utveckling om människor inte hade viss kunskap om förändringar i legeringars struktur, tekniska metoder och driftsegenskaper.
Materiens fyra tillstånd
Det är välkänt att det finns fyra aggregationstillstånd: fast, flytande, gasformig, plasma. Fasta amorfa ämnen kan också vara kristallina. Med en sådan struktur kan rumslig periodicitet i arrangemanget av partiklar observeras. Dessa partiklar i kristaller kan utföra periodisk rörelse. I alla kroppar som vi observerar i gasformigt eller flytande tillstånd kan man märka rörelsen av partiklar i form av en kaotisk störning. Amorfa fasta ämnen (som metaller ikondenserat tillstånd: ebonit, glasprodukter, hartser) kan kallas vätskor av fryst typ, för när de ändrar form kan du märka en sådan karakteristisk egenskap som viskositet.
Skillnaden mellan amorfa kroppar från gaser och vätskor
Manifestationer av plasticitet, elasticitet, härdning under deformation är karakteristiska för många kroppar. Kristallina och amorfa ämnen har dessa egenskaper i större utsträckning, medan vätskor och gaser inte har det. Men å andra sidan kan man se att de bidrar till en elastisk volymförändring.
Kristallina och amorfa ämnen. Mekaniska och fysikaliska egenskaper
Vad är kristallina och amorfa ämnen? Som nämnts ovan kan amorfa kallas de kroppar som har en enorm viskositetskoefficient, och vid vanlig temperatur är deras fluiditet omöjlig. Men den höga temperaturen gör tvärtom att de kan vara flytande, som en vätska.
Kristallliknande ämnen verkar vara helt annorlunda. Dessa fasta ämnen kan ha sin egen smältpunkt beroende på det yttre trycket. Att få kristaller är möjligt om vätskan kyls. Om du inte vidtar vissa åtgärder kan du märka att olika kristalliseringscentra börjar dyka upp i flytande tillstånd. I området kring dessa centra sker bildandet av ett fast ämne. Mycket små kristaller börjar kombineras med varandra i en slumpmässig ordning, och en så kallad polykristall erhålls. En sådan kropp ärisotropisk.
Ämnesegenskaper
Vad bestämmer de fysiska och mekaniska egenskaperna hos kroppar? Atombindningar är viktiga, liksom typen av kristallstruktur. Joniska kristaller kännetecknas av jonbindningar, vilket innebär en smidig övergång från en atom till en annan. I detta fall bildandet av positivt och negativt laddade partiklar. Vi kan observera jonbindningen i ett enkelt exempel - sådana egenskaper är karakteristiska för olika oxider och s alter. En annan egenskap hos jonkristaller är värmens låga ledningsförmåga, men dess prestanda kan öka markant vid upphettning. Vid noderna av kristallgittret kan du se olika molekyler som kännetecknas av starka atombindningar.
Många mineraler som vi hittar överallt i naturen har en kristallin struktur. Och materiens amorfa tillstånd är också naturen i sin renaste form. Endast i det här fallet är kroppen något formlöst, men kristallerna kan ta formen av de vackraste polyedrarna med platta ansikten, såväl som nya solida kroppar av fantastisk skönhet och renhet.
Vad är kristaller? Amorf-kristallin struktur
Formen på sådana kroppar är konstant för en viss koppling. Till exempel ser beryl alltid ut som ett sexkantigt prisma. Gör ett litet experiment. Ta en liten kristall av kubiskt s alt (boll) och lägg den i en speciell lösning så mättad som möjligt med samma s alt. Med tiden kommer du att märka att denna kropp har förblivit oförändrad - den har återigen förvärvatsformen av en kub eller en boll, som är inneboende i s altkristaller.
Amorfa-kristallina ämnen är sådana kroppar som kan innehålla både amorfa och kristallina faser. Vad påverkar egenskaperna hos material i en sådan struktur? Främst olika volymförhållande och olika arrangemang i förhållande till varandra. Vanliga exempel på sådana ämnen är material från keramik, porslin, glaskeramik. Från tabellen över egenskaper hos material med en amorf-kristallin struktur blir det känt att porslin innehåller den maximala procentandelen glasfas. Siffrorna svänger mellan 40-60 procent. Vi kommer att se den lägsta h alten i exemplet med stengjutning - mindre än 5 procent. Samtidigt kommer keramiska plattor att ha högre vattenabsorption.
Industrimaterial som porslin, keramiska plattor, stengjutning och glaskeramik är som bekant amorfa-kristallina ämnen, eftersom de innehåller glasartade faser och samtidigt kristaller i sin sammansättning. Samtidigt bör det noteras att materialens egenskaper inte beror på innehållet av glasfaser i det.
Amorfa metaller
Användningen av amorfa substanser utförs mest aktivt inom medicinområdet. Till exempel används snabbt kyld metall aktivt vid kirurgi. Tack vare utvecklingen i samband med det har många människor kunnat röra sig självständigt efter svåra skador. Saken är att substansen i en amorf struktur är ett utmärkt biomaterial för implantation i ben. Mottagenspeciella skruvar, plattor, stift, stift införs vid allvarliga frakturer. Tidigare användes stål och titan för sådana ändamål inom kirurgi. Först senare märktes det att amorfa ämnen sönderdelas mycket långsamt i kroppen, och denna fantastiska egenskap gör det möjligt för benvävnader att återhämta sig. Därefter ersätts ämnet med ben.
Användning av amorfa ämnen inom metrologi och finmekanik
Exakt mekanik bygger just på noggrannhet, och därför kallas det så. En särskilt viktig roll i denna industri, såväl som inom metrologi, spelas av ultraexakta indikatorer för mätinstrument; detta kan uppnås genom att använda amorfa kroppar i enheter. Tack vare noggranna mätningar utförs laboratorie- och vetenskaplig forskning vid institut inom området mekanik och fysik, nya läkemedel erhålls och den vetenskapliga kunskapen förbättras.
Polymer
Ett annat exempel på användningen av ett amorft ämne är polymerer. De kan långsamt förändras från en fast till en flytande, medan kristallina polymerer kännetecknas av en smältpunkt, inte en mjukningspunkt. Vad är det fysiska tillståndet för amorfa polymerer? Om man ger dessa ämnen en låg temperatur kan man se att de kommer att vara i ett glasartat tillstånd och uppvisa fasta ämnens egenskaper. Gradvis uppvärmning gör att polymererna börjar övergå till ett tillstånd av ökad elasticitet.
Amorfa ämnen, exempel på som vi just har gett, används intensivt iindustri. Det superelastiska tillståndet tillåter polymerer att deformeras på något sätt, och detta tillstånd uppnås på grund av den ökade flexibiliteten hos länkar och molekyler. En ytterligare ökning av temperaturen leder till att polymeren får ännu mer elastiska egenskaper. Det börjar övergå till ett speciellt flytande och trögflytande tillstånd.
Om du lämnar situationen okontrollerad och inte förhindrar ytterligare temperaturhöjning, kommer polymeren att genomgå nedbrytning, det vill säga förstörelse. Det viskösa tillståndet visar att alla enheter i makromolekylen är mycket rörliga. När en polymermolekyl flyter rätas länkarna inte bara ut utan kommer också väldigt nära varandra. Intermolekylär verkan gör polymeren till en hård substans (gummi). Denna process kallas mekanisk glasövergång. Det resulterande ämnet används för att producera filmer och fibrer.
Polyamider, polyakrylnitriler kan erhållas från polymerer. För att göra en polymerfilm måste du tvinga polymererna genom matriser som har ett slitshål och applicera dem på tejpen. På så sätt framställs förpackningsmaterial och underlag för magnetband. Polymerer inkluderar även olika lacker (bildar skum i ett organiskt lösningsmedel), lim och andra bindemedel, kompositer (polymerbas med fyllmedel), plaster.
Polymerapplikationer
Den här typen av amorfa ämnen är fast förankrade i våra liv. De appliceras överallt. Dessa inkluderar:
1. Olika baser förtillverkning av lacker, lim, plastprodukter (fenol-formaldehydhartser).
2. Elastomerer eller syntetiska gummin.
3. Det elektriska isoleringsmaterialet är polyvinylklorid, eller de välkända PVC-plastfönstren. Det är motståndskraftigt mot bränder, eftersom det anses vara långsamt brännande, har ökad mekanisk styrka och elektriskt isolerande egenskaper.
4. Polyamid är ett ämne med mycket hög hållfasthet och slitstyrka. Den har höga dielektriska egenskaper.
5. Plexiglas eller polymetylmetakrylat. Vi kan använda det inom elektroteknik eller använda det som material för strukturer.
6. Fluoroplast, eller polytetrafluoreten, är ett välkänt dielektrikum som inte uppvisar egenskaperna för upplösning i lösningsmedel av organiskt ursprung. Dess breda temperaturområde och goda dielektriska egenskaper gör att den kan användas som ett hydrofobt eller antifriktionsmaterial.
7. Polystyren. Detta material påverkas inte av syror. Det kan, liksom fluorplast och polyamid, betraktas som ett dielektrikum. Mycket tålig med avseende på mekanisk påverkan. Polystyren används överallt. Till exempel har den visat sig väl som ett strukturellt och elektriskt isolerande material. Den används inom el- och radioteknik.
8. Förmodligen är den mest kända polymeren för oss polyeten. Materialet uppvisar motstånd när det utsätts för aggressiva miljöer, det tillåter absolut inte fukt att passera igenom. Om förpackningen är gjord av polyeten kan du inte vara rädd att innehållet försämras under påverkan av starkregn. Polyeten är också ett dielektrikum. Dess tillämpning är omfattande. Rörkonstruktioner, olika elektriska produkter, isoleringsfilm, mantlar för kablar till telefon- och kraftledningar, delar till radio och annan utrustning tillverkas av det.
9. PVC är ett högpolymermaterial. Det är syntetiskt och termoplastiskt. Den har en struktur av molekyler som är asymmetriska. Passar nästan inte vatten och tillverkas genom pressning med stansning och genom formning. Polyvinylklorid används oftast inom elindustrin. På grundval av detta skapas olika värmeisolerande slangar och slangar för kemikalieskydd, batteribanker, isolerande hylsor och packningar, ledningar och kablar. PVC är också en utmärkt ersättning för skadligt bly. Den kan inte användas som en högfrekvent krets i form av ett dielektrikum. Och allt på grund av det faktum att i detta fall kommer de dielektriska förlusterna att vara höga. Mycket ledande.
