的无定形固体是那些没有有序结构长范围。它们与所谓的结晶固体相反。它的颗粒以无序的方式结合,类似于液体,但是具有足够的力以聚结成固体结构。
这种无定形的性格比您想象的更普遍。实际上,凝聚态可能是可能的状态之一。由此可以理解,如果实验条件允许,任何能够固化并因此结晶的化合物也可以无序地附聚。
棉花糖是无定形固体的一个例子。资料来源:
上述内容通常适用于纯净物质,无论是元素还是化合物。但这在混合情况下也是有效的。许多固体混合物是无定形的,例如棉花糖,巧克力,蛋黄酱或土豆泥。
固体是无定形的事实并不会使它的价值不及结晶。结构紊乱有时赋予它独特的特性,在结晶条件下不会表现出来。例如,在光伏工业中,对于某些小规模应用,非晶硅优于晶体。
无定形固体的结构
晶体结构与非晶结构之间的差异。资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔(GabrielBolívar)。
无定形固体的结构是凌乱的。它缺乏周期性或结构模式。上图说明了这一点。A对应于结晶固体,而B代表无定形固体。请注意,即使在A和B中都存在相同类型的交互作用,在B中紫色菱形也是任意排列的。
如果您还看一下B,您会发现有些空格看起来是空的;即,该结构具有缺陷或不规则性。因此,无定形固体的微观或内部无序的一部分是由于其颗粒以这样的方式“排列”,使得所得结构具有许多缺陷。
首先提到非晶态固体有序度的范围。在B中,只有几个菱形看起来整齐地对齐。可能有秩序的地区;但仅在近距离。
据说无定形固体由不同结构的不可测量的微小晶体组成。所有这些结构的总和最终变成了迷宫般毫无意义的:整体结构变得无定形,由无处不在的结晶块组成,散布在各处。
物产
无定形固体的性质取决于其组成颗粒的性质。但是,可以提及某些一般特征。当无定形固体具有与晶体相似的外观时,它们可以是玻璃态的。或胶状,树脂状或多尘的。
由于它们的结构无序,因此它们不会生成可靠的X射线衍射光谱,同样,它们的熔点也不精确,而是覆盖一定范围的值。
例如,无定形固体的熔点可以在20至60℃的范围内。同时,结晶固体在特定温度下熔化,或者如果它们包含许多杂质,则在狭窄范围内熔化。
无定形固体的另一个特征是,当它们破裂或破裂时,它们不会产生具有平坦表面的几何碎片,而是会产生具有曲面的不规则碎片。当它们不是玻璃体时,它们看起来像尘土和不透明的物体。
制备
除了无定形固体外,该概念还应视为“无定形状态”。所有化合物(离子,分子,聚合物,金属等)在一定程度上都可以形成非晶态和非晶态固体,如果实验条件允许的话。
例如,在有机合成中,最初以粉末状物质获得固体化合物。它的杂质含量很高,从长远来看会影响其分子顺序。这就是为什么当产品一遍又一遍地重结晶时,固体变得越来越结晶的原因。它正在失去其无定形的特征。
但是,这并不意味着无定形固体不一定是不纯的材料。它们中的一些由于其自身的化学性质是无定形的。
如果纯物质的液体突然冷却,则纯物质可能会非晶化固化,以使其颗粒不会结晶,而是呈玻璃状。冷却是如此之快,以至于颗粒没有足够的时间容纳几乎不能“生出”的结晶块。
例如,水能够以玻璃态,无定形状态存在,而不仅仅是像冰一样存在。
无定形固体的例子
矿物和塑料
黑曜石是已知的少数无定形矿物之一。资料来源:
实际上,任何晶体材料都可以符合无定形形式(反之亦然)。某些矿物会发生这种情况,由于地球化学原因,它们无法正式建立其常规晶体。另一方面,其他的不是玻璃而是玻璃。黑曜石就是这种情况。
另一方面,聚合物倾向于无定形固化,因为它们的分子太大而无法定义有序的结构。这是树脂,橡胶,聚苯乙烯泡沫(动漫),塑料,聚四氟乙烯,胶木等材料的来源。
生物组织
生物固体大部分是无定形的,例如:器官组织,皮肤,头发,角膜等。同样,脂肪和蛋白质形成无定形物质。但是,通过适当的准备,它们可以结晶(DNA晶体,蛋白质,脂肪)。
眼镜
玻璃,无定形固体
尽管它几乎留在了最后,但迄今为止,最具代表性的无定形固体是玻璃本身。其组成与石英的基本相同:SiO 2。石英晶体和玻璃都是三维共价网络。只是玻璃晶格凌乱,具有不同长度的Si-O键。
金属玻璃样品
玻璃是典型的无定形固体,具有相似外观的材料据说具有玻璃态。
碳和金属
我们有无定形碳,活性碳是最重要的吸收能力之一。此外,还有非晶硅和锗,在电子应用中它们充当半导体。
最后,有些非晶态合金由于其金属原子的差异而无法建立晶体结构。
参考文献
- 惠特顿,戴维斯,佩克和斯坦利。(2008)。化学 (第8版)。圣智学习。
- 颤抖和阿特金斯。(2008)。无机化学。(第四版)。Mc Graw Hill。
- Rachel Bernstein和Anthony Carpi。(2020)。固体的性质。从以下网站恢复:visionlearning.com
- 维基百科。(2020)。非晶态固体。从以下位置恢复:en.wikipedia.org
- 理查德·扎伦(Richard Zallen),罗纳德·沃尔特·道格拉斯(Ronald Walter Douglas)等。(2019年7月31日)。非晶态固体。不列颠百科全书。从以下位置恢复:britannica.com
- Elsevier BV(2020年)。非晶固体。ScienceDirect。摘自:sciencedirect.com
- 丹妮尔·里德(Danielle Reid)。(2020)。非晶固体:定义和示例。研究。摘自:study.com
- 鲁比克的立方体艺术品。(2008)。什么是无定形材料?从以下位置恢复:web.physics.ucsb.edu