Ti sei mai chiesto quali siano le misteriose sostanze amorfe? Nella struttura, differiscono da solido e liquido. Il fatto è che tali corpi si trovano in uno speciale stato condensato, che ha solo un ordine a corto raggio. Esempi di sostanze amorfe sono resina, vetro, ambra, gomma, polietilene, cloruro di polivinile (le nostre finestre di plastica preferite), vari polimeri e altri. Questi sono solidi che non hanno un reticolo cristallino. Includono anche ceralacca, vari adesivi, ebanite e plastica.
Proprietà insolite delle sostanze amorfe
Durante la scissione, i volti non si formano in corpi amorfi. Le particelle sono completamente casuali e sono a una distanza ravvicinata l'una dall' altra. Possono essere sia molto spessi che viscosi. In che modo sono influenzati dalle influenze esterne? Sotto l'influenza di varie temperature, i corpi diventano fluidi, come liquidi, e allo stesso tempo abbastanza elastici. Nel caso in cui l'impatto esterno non duri a lungo, sostanze di struttura amorfa possono frantumarsi con un potente colpo. lungol'influenza esterna li fa semplicemente fluire.
Prova un piccolo esperimento con la resina a casa. Appoggialo su una superficie dura e noterai che inizia a scorrere senza intoppi. Esatto, è una sostanza amorfa! La velocità dipende dagli indicatori di temperatura. Se è molto alto, la resina inizierà a diffondersi notevolmente più velocemente.
Cos' altro è tipico di questi corpi? Possono assumere qualsiasi forma. Se le sostanze amorfe sotto forma di piccole particelle vengono poste in un recipiente, ad esempio in una brocca, assumeranno anche la forma di un recipiente. Sono anche isotropi, cioè mostrano le stesse proprietà fisiche in tutte le direzioni.
Fusione e transizione verso altri stati. Metallo e vetro
Lo stato amorfo della materia non implica il mantenimento di nessuna temperatura particolare. A basse velocità i corpi si congelano, a velocità elevate si sciolgono. A proposito, anche il grado di viscosità di tali sostanze dipende da questo. Le basse temperature contribuiscono a ridurre la viscosità, le alte temperature, al contrario, la aumentano.
Per le sostanze di tipo amorfo, si può distinguere un' altra caratteristica: il passaggio allo stato cristallino e spontaneo. Perché sta succedendo? L'energia interna in un corpo cristallino è molto minore che in uno amorfo. Possiamo vederlo nell'esempio dei prodotti in vetro: nel tempo, i vetri diventano torbidi.
Vetro metallico - che cos'è? Il metallo può essere rimosso dal reticolo cristallinodurante la fusione, cioè rendere vitrea una sostanza di struttura amorfa. Durante la solidificazione sotto raffreddamento artificiale, si forma nuovamente il reticolo cristallino. Il metallo amorfo ha una resistenza alla corrosione semplicemente sorprendente. Ad esempio, una carrozzeria ricavata da essa non avrebbe bisogno di vari rivestimenti, poiché non sarebbe soggetta a distruzione spontanea. Una sostanza amorfa è un corpo la cui struttura atomica ha una forza senza precedenti, il che significa che un metallo amorfo potrebbe essere utilizzato in qualsiasi settore industriale.
Struttura cristallina delle sostanze
Per conoscere bene le caratteristiche dei metalli ed essere in grado di lavorarci, è necessario conoscere la struttura cristallina di determinate sostanze. La produzione di prodotti in metallo e il settore della metallurgia non avrebbero potuto ottenere un tale sviluppo se le persone non avessero avuto una certa conoscenza dei cambiamenti nella struttura delle leghe, dei metodi tecnologici e delle caratteristiche operative.
I quattro stati della materia
È risaputo che esistono quattro stati di aggregazione: solido, liquido, gassoso, plasma. Anche le sostanze amorfe solide possono essere cristalline. Con una tale struttura, è possibile osservare la periodicità spaziale nella disposizione delle particelle. Queste particelle nei cristalli possono eseguire un movimento periodico. In tutti i corpi che osserviamo allo stato gassoso o liquido, si può notare il movimento delle particelle sotto forma di disordine caotico. Solidi amorfi (come i metalli instato condensato: ebanite, prodotti di vetro, resine) possono essere chiamati liquidi di tipo congelato, perché quando cambiano forma si può notare una caratteristica come la viscosità.
La differenza tra corpi amorfi da gas e liquidi
Le manifestazioni di plasticità, elasticità, indurimento durante la deformazione sono caratteristiche di molti corpi. Le sostanze cristalline e amorfe hanno queste caratteristiche in misura maggiore, mentre liquidi e gas no. Ma d' altra parte, puoi vedere che contribuiscono a una variazione elastica del volume.
Sostanze cristalline e amorfe. Proprietà meccaniche e fisiche
Cosa sono le sostanze cristalline e amorfe? Come accennato in precedenza, amorfi possono essere chiamati quei corpi che hanno un enorme coefficiente di viscosità e alla temperatura ordinaria la loro fluidità è impossibile. Ma l' alta temperatura, al contrario, permette loro di essere fluidi, come un liquido.
Le sostanze di tipo cristallino sembrano essere completamente diverse. Questi solidi possono avere un proprio punto di fusione a seconda della pressione esterna. Ottenere cristalli è possibile se il liquido è raffreddato. Se non prendi determinate misure, puoi notare che vari centri di cristallizzazione iniziano ad apparire allo stato liquido. Nell'area circostante questi centri avviene la formazione di un solido. Cristalli molto piccoli iniziano a combinarsi tra loro in un ordine casuale e si ottiene un cosiddetto policristallo. Un tale corpo èisotropo.
Caratteristiche delle sostanze
Cosa determina le caratteristiche fisiche e meccaniche dei corpi? I legami atomici sono importanti, così come il tipo di struttura cristallina. I cristalli ionici sono caratterizzati da legami ionici, il che significa una transizione graduale da un atomo all' altro. In questo caso, la formazione di particelle cariche positivamente e negativamente. Possiamo osservare il legame ionico in un semplice esempio: tali caratteristiche sono caratteristiche di vari ossidi e sali. Un' altra caratteristica dei cristalli ionici è la bassa conduttività del calore, ma le sue prestazioni possono aumentare notevolmente se riscaldati. Ai nodi del reticolo cristallino, puoi vedere varie molecole che si distinguono per forti legami atomici.
Molti minerali che troviamo ovunque in natura hanno una struttura cristallina. E lo stato amorfo della materia è anche natura nella sua forma più pura. Solo in questo caso il corpo è qualcosa di informe, ma i cristalli possono assumere la forma dei più bei poliedri con facce piatte, oltre a formare nuovi corpi solidi di straordinaria bellezza e purezza.
Cosa sono i cristalli? Struttura amorfo-cristallina
La forma di tali corpi è costante per una certa connessione. Ad esempio, il berillo sembra sempre un prisma esagonale. Fai un piccolo esperimento. Prendi un piccolo cristallo di sale cubico (palla) e mettilo in una soluzione speciale il più satura possibile con lo stesso sale. Nel tempo, noterai che questo corpo è rimasto invariato: è stato nuovamente acquisitola forma di un cubo o di una palla, che è inerente ai cristalli di sale.
Le sostanze amorfo-cristalline sono tali corpi che possono contenere fasi sia amorfe che cristalline. Cosa influenza le proprietà dei materiali di una tale struttura? Principalmente diverso rapporto di volumi e diversa disposizione l'uno rispetto all' altro. Esempi comuni di tali sostanze sono materiali di ceramica, porcellana, vetroceramica. Dalla tabella delle proprietà dei materiali con struttura amorfo-cristallina si scopre che la porcellana contiene la percentuale massima di fase vetrosa. Le cifre oscillano tra il 40-60 per cento. Vedremo il contenuto più basso nell'esempio della colata di pietra - meno del 5 percento. Allo stesso tempo, le piastrelle di ceramica avranno un maggiore assorbimento d'acqua.
Come sapete, i materiali industriali come la porcellana, le piastrelle di ceramica, la colata in pietra e la vetroceramica sono sostanze amorfo-cristalline, perché nella loro composizione contengono fasi vetrose e allo stesso tempo cristalli. Allo stesso tempo, va notato che le proprietà dei materiali non dipendono dal contenuto delle fasi vetrose in esso contenute.
Metalli amorfi
L'uso di sostanze amorfe viene svolto più attivamente nel campo della medicina. Ad esempio, il metallo raffreddato rapidamente viene utilizzato attivamente in chirurgia. Grazie agli sviluppi ad esso associati, molte persone sono state in grado di muoversi autonomamente dopo gravi lesioni. Il fatto è che la sostanza di una struttura amorfa è un eccellente biomateriale per l'impianto nelle ossa. Ricevutoviti speciali, placche, spine, spine vengono introdotte in caso di gravi fratture. In precedenza, l'acciaio e il titanio venivano utilizzati per tali scopi in chirurgia. Solo in seguito si è notato che le sostanze amorfe si decompongono molto lentamente nel corpo e questa straordinaria proprietà consente il recupero dei tessuti ossei. Successivamente, la sostanza viene sostituita dall'osso.
Uso di sostanze amorfe in metrologia e meccanica di precisione
La meccanica esatta si basa proprio sull'accuratezza, e quindi si chiama così. Un ruolo particolarmente importante in questo settore, oltre che nella metrologia, è svolto dagli indicatori ultra precisi degli strumenti di misura, che possono essere ottenuti utilizzando corpi amorfi nei dispositivi. Grazie a misurazioni accurate, si effettuano ricerche di laboratorio e scientifiche presso istituti nel campo della meccanica e della fisica, si ottengono nuovi farmaci e si migliorano le conoscenze scientifiche.
Polimeri
Un altro esempio dell'uso di una sostanza amorfa sono i polimeri. Possono passare lentamente da solido a liquido, mentre i polimeri cristallini sono caratterizzati da un punto di fusione, non da un punto di rammollimento. Qual è lo stato fisico dei polimeri amorfi? Se dai a queste sostanze una bassa temperatura, puoi vedere che saranno in uno stato vetroso e mostreranno le proprietà dei solidi. Il riscaldamento graduale fa sì che i polimeri inizino a muoversi in uno stato di maggiore elasticità.
Le sostanze amorfe, di cui abbiamo appena fornito degli esempi, sono usate intensamenteindustria. Lo stato superelastico consente ai polimeri di essere deformati in qualsiasi modo e questo stato si ottiene grazie alla maggiore flessibilità di legami e molecole. Un ulteriore aumento della temperatura porta al fatto che il polimero acquisisce proprietà ancora più elastiche. Comincia a passare in uno speciale stato fluido e viscoso.
Se si lascia la situazione incontrollata e non si impedisce un ulteriore aumento della temperatura, il polimero subirà il degrado, cioè la distruzione. Lo stato viscoso mostra che tutte le unità della macromolecola sono molto mobili. Quando una molecola di polimero scorre, i collegamenti non solo si raddrizzano, ma si avvicinano anche molto l'uno all' altro. L'azione intermolecolare trasforma il polimero in una sostanza dura (gomma). Questo processo è chiamato transizione vetrosa meccanica. La sostanza risultante viene utilizzata per produrre film e fibre.
Poliammidi, poliacrilonitrili possono essere ottenuti dai polimeri. Per realizzare un film polimerico, devi forzare i polimeri attraverso stampi che hanno un foro asolato e applicarli al nastro. In questo modo vengono prodotti i materiali di imballaggio e le basi per nastri magnetici. I polimeri includono anche varie vernici (che formano schiuma in un solvente organico), adesivi e altri materiali leganti, compositi (base polimerica con riempitivo), plastica.
Applicazioni polimeriche
Questo tipo di sostanze amorfe sono saldamente radicate nelle nostre vite. Sono applicati ovunque. Questi includono:
1. Varie basi perfabbricazione di vernici, colle, prodotti in plastica (resine fenolo-formaldeide).
2. Elastomeri o gomme sintetiche.
3. Il materiale isolante elettrico è il cloruro di polivinile, ovvero i noti serramenti in plastica PVC. È resistente al fuoco, poiché è considerato a combustione lenta, ha una maggiore resistenza meccanica e proprietà di isolamento elettrico.
4. La poliammide è una sostanza ad altissima resistenza e resistenza all'usura. Ha elevate caratteristiche dielettriche.
5. Plexiglas o polimetilmetacrilato. Possiamo usarlo nel campo dell'ingegneria elettrica o usarlo come materiale per le strutture.
6. Il fluoroplasto, o politetrafluoroetilene, è un noto dielettrico che non presenta le proprietà di dissoluzione in solventi di origine organica. L'ampio intervallo di temperatura e le buone proprietà dielettriche ne consentono l'utilizzo come materiale idrofobo o antifrizione.
7. Polistirolo. Questo materiale non è influenzato dagli acidi. Come fluoroplastico e poliammide, può essere considerato un dielettrico. Molto durevole per quanto riguarda l'impatto meccanico. Il polistirolo è usato ovunque. Ad esempio, si è dimostrato valido come materiale isolante strutturale ed elettrico. Viene utilizzato nell'ingegneria elettrica e radiofonica.
8. Probabilmente il polimero più famoso per noi è il polietilene. Il materiale mostra resistenza se esposto ad ambienti aggressivi, non consente assolutamente il passaggio dell'umidità. Se l'imballaggio è in polietilene, non puoi temere che il contenuto si deteriori sotto l'influenza di fortipiovere. Il polietilene è anche un dielettrico. La sua applicazione è ampia. Ne derivano strutture di tubi, vari prodotti elettrici, pellicole isolanti, guaine per cavi di linee telefoniche e elettriche, parti per radio e altre apparecchiature.
9. Il PVC è un materiale ad alto polimero. È sintetico e termoplastico. Ha una struttura di molecole che sono asimmetriche. Quasi non passa l'acqua e si realizza per pressatura con stampaggio e per stampaggio. Il cloruro di polivinile è usato più spesso nell'industria elettrica. Sulla sua base vengono creati vari tubi e tubi termoisolanti per la protezione chimica, banchi di batterie, manicotti e guarnizioni isolanti, fili e cavi. Il PVC è anche un ottimo sostituto del piombo dannoso. Non può essere utilizzato come circuito ad alta frequenza sotto forma di dielettrico. E tutto per il fatto che in questo caso le perdite dielettriche saranno elevate. Altamente conduttivo.
