Де використовуються аморфні тіла. Аморфний та кристалічний стан речовини. Метали та їх сплави

Усередині хімічних частинок, а й розміщенням самих частинок у просторі щодо один одного та відстанями між ними. Залежно від розташування частинок у просторі розрізняють ближній та далекий порядок.

Близький порядок у тому, що частинки речовини закономірно розміщуються у просторі певних відстанях і напрямах друг від друга. Якщо така впорядкованість зберігається або періодично повторюється у всьому обсязі твердої речовини, то формується далекий порядок. Інакше висловлюючись, далекий і ближній порядки — це кореляції мікроструктури речовини або у межах всього макроскопічного зразка (далекий), або області з обмеженим радіусом (ближній). Залежно від сукупної (або переважної) дії близького чи далекого порядку розміщення частинок тверде тіло може мати кристалічний або аморфний стан.

Найбільш упорядкованим є розміщення частинок у кристалах (від грецького «кристалос» — лід), у яких атоми, молекули чи іони розташовані лише у певних точках простору, названих вузлами.

Кристалічний стан - це впорядкована періодична структура, яка характеризується наявністю як близького, так і далекого порядку розміщення частинок твердої речовини.

Характерною ознакою кристалічних речовин, порівняно з аморфними, є анізотропія.

Анізотропія – це різниця фізико-хімічних властивостей кристалічної речовини (електро- та теплопровідності, міцності, оптичних характеристик тощо) залежно від обраного напрямку в кристалі.

Анізотропія обумовлена ​​внутрішньою будовою кристалів. У різних напрямках відстань між частинками в кристалі різна, тому і кількісна характеристика тієї чи іншої властивості цих напрямів буде різною.

Особливо яскраво анізотропія проявляється у монокристалах. На цій властивості засновано виробництво лазерів, обробка монокристалів напівпровідників, виготовлення кварцових резонаторів та ультразвукових генераторів. Типовим прикладом анізотропної кристалічної речовини є графіт, структура якого є паралельними шарами з різними енергіями зв'язку в середині шарів і між окремими шарами. Завдяки цьому теплопровідність вздовж шарів у п'ять разів вища, ніж у перпендикулярному напрямку, а електропровідність у напрямку окремого шару близька до металевої та сотні разів більша за електропровідність у перпендикулярному напрямку.

Структура графіту (вказана довжина зв'язку С-Свсередині шару та відстань між окремими шарами в кристалі)

Іноді одна і та ж речовина може утворювати кристали різної форми. Це називають поліморфізмом, а різні кристалічні форми однієї речовини — поліморфними модифікаціями, наприклад, алотропи алмаз і графіт; a-, b-, g-і d-залізо; a- і b-кварц (зверніть увагу на відмінність понять «аллотропія», що відноситься виключно до простих речовин у будь-якому, і «поліморфізм», що характеризує будову лише кристалічних сполук).

У той самий час різні за складом речовини можуть утворювати кристали однакової форми — це називають ізоморфізмом. Так, ізоморфними речовинами, що мають однакові кристалічні грати, є Al і Cr та їх оксиди; Ag та Au; BaCl 2 і SrCl 2; KMnO 4 та BaSO 4 .

Переважна більшість твердих речовин при звичайних умовахіснує у кристалічному стані.

Тверді речовини, що не мають періодичної структури, відносяться до аморфних (від грецької. аморфос» - Безформний). Проте деяка впорядкованість структури у них є. Вона проявляється у закономірному розміщенні навколо кожної частки її ближніх «сусідів», тобто аморфні речовини мають лише ближній порядок і цим нагадують рідини, тому їх з деяким наближенням можна розглядати як переохолоджену рідину з дуже високою в'язкістю. Різниця між рідким та твердим аморфним станом визначається характером теплового руху частинок: в аморфному стані вони здатні лише до коливальних та обертальним рухомале не можуть переміщатися в товщі речовини.

Аморфний стан - це твердий стан речовини, що характеризується наявністю ближнього порядку розміщення частинок, а також ізотропністю - однаковими властивостями в будь-якому напрямку.

Аморфний стан речовин менш стабільний порівняно з кристалічним, тому аморфні речовини можуть переходити в кристалічний стан під дією механічних навантажень або при зміні температури. Однак деякі речовини можуть бути в аморфному стані протягом досить великого періоду. Наприклад, вулканічне скло (вік якого сягає кількох мільйонів років), звичайне скло, смоли, віск, більшість гідроксидів перехідних металів тощо. За певних умов в аморфному стані можуть бути майже всі речовини, крім металів і деяких іонних сполук. З іншого боку, відомі речовини, здатні існувати лише в аморфному стані (органічні полімери з нерівномірною послідовністю елементарних ланок).

Фізичні та Хімічні властивостіречовини в аморфному стані можуть суттєво відрізнятися від її властивостей у кристалічному стані. Реакційна здатність речовин в аморфному стані значно вища, ніж у кристалічному. Наприклад, аморфний GeO 2 значно активніше у хімічному відношенні, ніж кристалічний.

Перехід твердих речовин у рідкий стан, залежно від будови, має свої особливості. Для кристалічної речовини плавлення відбувається за певної , яка є фіксованою для даної речовини, і супроводжується стрибкоподібною зміною її властивостей (щільність, в'язкість і т.д.). Аморфні речовини, навпаки, переходять у рідкий стан поступово протягом деякого інтервалу температур (так званий інтервал розм'якшення), під час якого відбувається плавна, повільна зміна властивостей.

Порівняльна характеристика аморфних та кристалічних речовин:

2009

Аморфні тіла.

Зробимо досвід. Нам знадобляться шматок пластиліну, стеаринова свічка та електрокамін. Поставимо пластилін і свічку на рівних відстанях від каміна. Через деякий час частина стеарину розплавиться (стане рідиною), а частина – залишиться у вигляді твердого шматочка. Пластилін за той самий час лише трохи розм'якшиться. Ще через деякий час весь стеарин розплавиться, а пластилін – поступово "роз'їдеться" по поверхні столу, дедалі більше розм'якшуючись.

Отже, існують тіла, які при плавленні не розм'якшуються, а з твердого стану перетворюються одразу на рідину. Під час плавлення таких тіл завжди можна відокремити рідину від твердої частини тіла, що ще не розплавилася. Ці тіла – кристалічні.Існують також тверді тіла, які при нагріванні поступово розм'якшуються, стають дедалі текучими. Для таких тіл неможливо вказати температуру, за якої вони перетворюються на рідину (плавляться). Ці тіла називають аморфними.

Зробимо наступний досвід. У скляну вирву кинемо шматок смоли або воску і залишимо в теплій кімнаті. Через місяць виявиться, що віск прийняв форму воронки і навіть почав витікати з неї у вигляді "струмені" (Рис.1). На противагу кристалам, які майже завжди зберігають власну форму, аморфні тіла навіть при невисоких температурах мають плинність. Тому їх можна розглядати як дуже густі та в'язкі рідини.

Будова аморфних тіл.Дослідження за допомогою електронного мікроскопа, а також за допомогою рентгенівських променівсвідчать, що у аморфних тілах немає строгого порядку розташування їх частинок. Погляньте, малюнку 2 зображено розташування частинок в кристалічному кварці, але в правому – в аморфному кварці. Ці речовини складаються з тих самих частинок – молекул оксиду кремнію SiO 2 .

Кристалічний стан кварцу утворюється, якщо розплавлений кварц охолоджувати повільно. Якщо ж охолодження розплаву буде швидким, молекули не встигнуть "вишикуватися" в стрункі ряди, і вийде аморфний кварц.

Частинки аморфних тіл безперервно і безладно вагаються. Вони частіше ніж частинки кристалів можуть перескакувати з місця на місце. Цьому сприяє і те, що частинки аморфних тіл розташовані неоднаково щільно: між ними є порожнечі.

Кристалізація аморфних тіл.З часом (кілька місяців, років) аморфні речовини мимоволі переходять у кристалічний стан. Наприклад, цукрові льодяники або свіжий мед, спокої в теплому місці, через кілька місяців стають непрозорими. Кажуть, що мед та льодяники "зацукрилися". Розломивши льодяник або зачерпнувши мед ложкою, ми дійсно побачимо кристалики цукру, що утворилися.

Мимовільна кристалізація аморфних тіл свідчить, що кристалічний стан речовини є більш стійким, ніж аморфний. Міжмолекулярна теорія це пояснює так. Міжмолекулярні сили тяжіння-відштовхування змушують частки аморфного тіла перескакувати переважно туди, де є порожнечі. В результаті виникає більш впорядковане, ніж колись розташування частинок, тобто утворюється полікристал.

Плавлення аморфних тіл.

У міру зростання температури енергія коливального руху атомів у твердому тілі зростає і нарешті настає такий момент, коли зв'язки між атомами починають розриватися. При цьому тверде тіло перетворюється на рідкий стан. Такий перехід називається плавленням.При фіксованому тиску плавлення відбувається за строго певної температури.

Кількість тепла, необхідне перетворення одиниці маси речовини на рідину за нормальної температури плавлення, називають питомою теплотою плавлення λ .

Для плавлення речовини масою m необхідно витратити кількість теплоти рівну:

Q = λ · m .

Процес плавлення аморфних тіл відрізняється від плавлення кристалічних тіл. При підвищенні температури аморфні тіла поступово розм'якшуються, стають в'язкими, доки не перетворяться на рідину. Аморфні тіла на противагу кристалам не мають певної температури плавлення. Температура аморфних тіл у своїй змінюється безупинно. Це тому, що у аморфних твердих тілах, як й у рідинах, молекули можуть переміщатися друг щодо друга. При нагріванні їхня швидкість збільшується, збільшується відстань між ними. В результаті тіло стає все м'якшим і м'якшим, поки не перетвориться на рідину. При затвердінні аморфних тіл їхня температура також знижується безперервно.

Аморфні тверді тіла за багатьма своїми властивостями і головним чином мікроструктурі слід розглядати як сильно переохолоджені рідини з дуже високим коефіцієнтом в'язкості. Структура таких тіл характеризується лише ближнім порядком розташування частинок. Деякі з таких речовин взагалі не здатні кристалізуватись: віск, сургуч, смоли. Інші при певному режимі охолодження утворюють кристалічні структури, але у разі швидкого охолодження зростання в'язкість перешкоджає упорядкуванню розташування частинок. Речовина твердне раніше, ніж реалізується процес кристалізації. Такі тіла називаються склоподібними: скло, лід. Процес кристалізації у такій речовині може статися і після затвердіння (помутніння стекол). До аморфних відносять і тверді органічні речовини: гума, дерево, шкіра, пластмаси, вовняні, бавовняні та шовкові волокна. Процес переходу таких речовин з рідкої фази у тверду представлений на рис. - крива I.

Аморфні тіла немає температури затвердіння (плавлення). На графіку Т = f(t) є точка перегину, яку називають температурою розм'якшення. Зниження температури призводить до поступового зростання в'язкості. Такий характер переходу в твердий стан обумовлює відсутність у аморфних речовин питомої теплоти плавлення. Зворотний перехід, коли теплота підводиться, відбувається плавне розм'якшення стану рідини.

Кристалічні тверді тіла.

Характерною особливістю мікроструктури кристалів є просторова періодичність їх внутрішніх електричних полів та повторюваність у розташуванні кристалоутворюючих частинок – атомів, іонів та молекул (далекий порядок). Частинки чергуються у порядку уздовж прямих ліній, які називаються вузловими. У будь-якому плоскому перерізі кристала дві системи таких ліній, що перетинаються, утворюють сукупність абсолютно однакових паралелограмів, які щільно, без зазорів покривають площину перерізу. У просторі перетин трьох некомпланарних систем таких ліній утворює просторову сітку, яка розбиває кристал на сукупність абсолютно однакових паралелепіпедів. Точки перетину ліній, що утворюють кристалічну решітку, називаються вузлами. Відстань між вузлами вздовж якогось напрямку називається трансляціями або періодами грат. Паралелепіпед, побудований на трьох некомпланарних трансляціях називається елементарним осередком або паралелепіпедом повторюваності решітки. Найважливішим геометричним властивістю кристалічних решіток є симетрія в розташуванні частинок по відношенню до певних напрямків та площин. З цієї причини, хоч і існує кілька способів вибору елементарного осередку, для даної кристалічної структури, вибирають її так, щоб вона відповідала симетрії решітки.

Кристалічні тіла можна розділити на дві групи: монокристали та полікристали. Для монокристалів спостерігається єдина кристалічна решітка обсягом всього тіла. І хоча зовнішня форма монокристалів одного виду може бути різною, кути між відповідними гранями завжди будуть однаковими. Характерною особливістю монокристалів є анізотропія механічних, теплових, електричних, оптичних та інших властивостей.

Монокристали нерідко зустрічаються в природному стані у природі. Наприклад, більшість мінералів – кришталь, смарагди, рубіни. Нині у виробничих цілях багато монокристали вирощують штучно із розчинів і розплавів - рубіни, германій, кремній, арсенід галію.

Один і той же хімічний елементможе утворити кілька, що відрізняються за геометрією, кристалічних структур. Це явище отримало назву - поліморфізму. Наприклад, вуглець – графіт та алмаз; лід п'ять модифікацій та ін.

Правильне зовнішнє огранювання та анізотропія властивостей, як правило, не проявляються для кристалічних тіл. Це тим, що кристалічні тверді тіла зазвичай складаються з безлічі безладно орієнтованих дрібних кристаликів. Такі тверді тіла називають полікристалічними. Пов'язано це з механізмом кристалізації: при досягненні необхідних цього процесу умов, осередки кристалізації одночасно виникають у багатьох місць вихідної фази. Кристали, що зародилися, розташовані і орієнтовані один по відношенню до друга абсолютно довільно. Тому після закінчення процесу ми отримуємо тверде тіло у вигляді конгломерату зрощених дрібних кристаликів - кристаллітів.

З енергетичної точки зору відмінність між кристалічними та аморфними твердими тілами добре простежуються в процесі затвердіння та плавлення. Кристалічні тіла мають точку плавлення – температуру, коли речовина стійко існує у двох фазах – твердій та рідкій (рис. крива 2). Перехід молекули твердого тіла в рідину означає, що вона набуває додатково трьох ступенів свободи поступального руху. Т.о. одиниця маси речовини при Т пл. у рідкій фазі має більшу внутрішню енергію, ніж така ж маса у твердій фазі. З іншого боку, змінюється відстань між частками. Тому в цілому кількість теплоти необхідна для перетворення одиниці маси кристалічної речовини на рідину буде:

λ = (U ж -U кр) + P (V ж -V кр),

де λ – питома теплота плавлення (кристалізації); Відповідно до рівняння Клапейрона – Клаузіуса температура плавлення залежить від тиску:

Видно, якщо (V ж -V кр)> 0, то > 0, тобто. із зростанням тиску температура плавлення підвищується. Якщо обсяг речовини при плавленні зменшується (V ж -V кр)< 0 (вода, висмут), то рост давления приводит к понижению Т пл.

У аморфних тіл теплота плавлення відсутня. Нагрівання призводить до поступового збільшення швидкості теплового руху та зменшення в'язкості. На графіку процесу є точка перегину (рис.), що умовно називають температурою розм'якшення.

ТЕПЛОВІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ

Тепловий рух у кристалах через сильну взаємодію обмежується лише коливаннями частинок біля вузлів кристалічних ґрат. Амплітуда цих коливань зазвичай перетворює 10 -11 м, тобто. складає всього 5-7% періоду решітки вздовж відповідного спрямування. Характер цих коливань дуже непростий, оскільки визначається силами взаємодії коливається частинки з усіма своїми сусідами.

Зростання температури означає збільшення енергії руху частинок. Це в свою чергу означає збільшення амплітуди коливань частинок і пояснює розширення кристалічних твердих тіл при нагріванні.

l t = l 0 (1 + αt 0),

де l t і l 0 - лінійні розміри тіла при температурах t 0 і 0 0 С, α - коефіцієнт лінійного розширення. Для твердих тіл має порядок 10 -5 – 10 -6 К -1 . В результаті лінійного розширення збільшується і об'єм тіла:

V t = V 0 (1 + βt 0),

тут – коефіцієнт об'ємного розширення. β = 3α у разі ізотропного розширення. Монокристалічні тіла, будучи анізотропними, мають три різні значення α.

Кожна частка, що робить коливання, має три ступені свободи коливального руху. Враховуючи, що, крім кінетичної, частинки мають ще й потенційну енергію, на один ступінь свободи частинок твердих тіл слід приписати енергію ε = кТ. Тепер для внутрішньої енергії молячи матимемо:

U μ = 3N A kT = 3RT,

а для молярної теплоємності:

Тобто. молярна теплоємність хімічно простих кристалічних тіл однакова і залежить від температури. Це закон Дюлонга-Пті.

Як показав експеримент, цей закон досить добре виконується починаючи з кімнатних температур. Пояснення відхилень від закону Дюлонга-Пті при низьких температурахбули дані Ейнштейном і Дебаєм у квантовій теорії теплоємності. Було показано, що енергія, яка припадає на один ступінь свободи, не є постійною величиною, а залежить від температури та частоти коливань.

РЕАЛЬНІ КРИСТАЛИ. ДЕФЕКТИ У КРИСТАЛАХ

Реальні кристали мають ряд порушень ідеальної структури, які називаються дефектами кристалів:

а) точкові дефекти -

дефекти Шотки (зайняті частинками вузли);

дефекти Френкеля (зміщення частинок із вузлів до міжвузлів);

домішки (впроваджені чужорідні атоми);

б) лінійні – крайові та гвинтові дислокації. Це локальні нерегулярно

сті в розташування частинок

через недобудову окремих атомних площин

або через порушення у послідовності їх забудови;

в) площинні – межі між кристаллітами, ряди лінійних дислокацій.

Тверді тіла поділяють на аморфні та кристалічні, залежно від їхньої молекулярної структури та фізичних властивостей.

На відміну від кристалів молекули та атоми аморфних твердих тіл не формують решітку, а відстань між ними коливається в межах деякого інтервалу можливих відстаней. Інакше кажучи, у кристалів атоми або молекули взаємно розташовані таким чином, що структура, що формується, може повторюватися у всьому обсязі тіла, що називається далеким порядком. У випадку з аморфними тілами – зберігається структура молекул лише щодо кожної такої молекули, спостерігається закономірність у розподілі лише сусідніх молекул – ближній порядок. Наочний приклад наведено нижче.

До аморфних тіл відноситься скло та інші речовини в склоподібному стані, каніфоль, смоли, бурштин, сургуч, бітум, віск, а також органічні речовини: каучук, шкіра, целюлоза, поліетилен та ін.

Властивості аморфних тіл

Особливість будови аморфних твердих тіл надає їм індивідуальних властивостей:

1. Слабо виражена плинність – одна з найвідоміших властивостей таких тіл. Прикладом будуть потіки скла, що довгий час стоїть у віконній рамі.
2. Аморфні тверді тіла не мають певної температури плавлення, так як перехід у стан рідини під час нагрівання відбувається поступово, за допомогою розм'якшення тіла. Тому до таких тіл застосовують так званий температурний інтервал розм'якшення.

1. Через свою структуру такі тіла є ізотропними, тобто їх Фізичні властивостіне залежать від вибору напряму.
2. Речовина в аморфному стані має більшу внутрішню енергію, ніж в кристалічному. З цієї причини аморфні тіла здатні самостійно переходити до кристалічного стану. Дане явище можна спостерігати як результат помутніння скла з часом.

Склоподібний стан

У природі існують рідини, які практично неможливо перевести в кристалічний стан за допомогою охолодження, оскільки складність молекул цих речовин не дозволяє їм утворити регулярні кристалічні грати. До таких рідин відносяться молекули деяких органічних полімерів.

Однак, за допомогою глибокого та швидкого охолодження практично будь-яка речовина здатна перейти в склоподібний стан. Це такий аморфний стан, який не має явних кристалічних ґрат, але може частково кристалізуватися, в масштабах малих кластерів. Цей стан речовини є метастабільним, тобто зберігається за деяких необхідних термодинамічних умов.

За допомогою технології охолодження з певною швидкістю речовина не встигатиме кристалізуватися, і перетворюється на скло. Тобто чим вища швидкість охолодження матеріалу, тим менша ймовірність його кристалізації. Так, наприклад, для виготовлення металевого скла потрібно швидкість охолодження, що дорівнює 100 000 - 1 000 000 Кельвін в секунду.

У природі речовина існує в склоподібному стані, що виникає з рідкої вулканічної магми, яка, взаємодіючи з холодною водоюабо повітрям, швидко охолоджується. У цьому випадку речовина називається вулканічним склом. Також можна спостерігати скло, утворене в результаті плавлення падаючого метеорита, що взаємодіє з атмосферою - метеоритне скло або молдавіт.

comments powered by HyperComments

Невелика характеристика аморфних тіл

Зі шкільного курсу фізики можна згадати те, що аморфні речовини мають таку будову, при якій атоми в них розташовані в хаотичному порядку. Певне місце можуть мати лише структури-сусіди, де таке розташування є вимушеним. Але все ж таки проводячи аналогію з кристалами, аморфні тіла не мають суворої впорядкованості молекул і атомів (у фізиці така властивість отримала назву «далекий порядок»). В результаті досліджень було з'ясовано, що за своєю структурою дані речовини схожі на рідини.

Деякі тіла (як приклад можна взяти діоксид кремнію, чия формула SiO 2) можуть одночасно перебувати в аморфному стані і мати кристалічну структуру. Кварц у першому варіанті має структуру неправильної решітки, у другому - правильного шестикутника.

Властивість №1

Як уже говорилося вище, аморфні тіла не мають кристалічних ґрат. Їхні атоми та молекули мають ближній порядок розміщення, що і буде першою відмінною властивістю даних речовин.

Властивість №2

Плинністю ці тіла обділені. Для того, щоб краще пояснити другу властивість речовин, можна зробити це на прикладі воску. Ні для кого не секрет, що якщо налити воду у вирву, то вона просто виллється з неї. Те саме буде і з будь-якими іншими текучими речовинами. А властивості аморфних тіл не дозволяють їм робити такі «трюки». Якщо віск помістити у вирву, то він попередньо розтечеться по поверхні і лише потім почне стікати з неї. Це пов'язано з тим, що молекули в речовині перескакують з одного положення рівноваги в абсолютно інше, не маючи основного розташування.

Властивість №3

Час поговорити про процес плавлення. Слід запам'ятати те що, що аморфні речовини немає певної температури, коли він починається плавлення. Під час підняття градуса тіло поступово стає м'якшим і потім перетворюється на рідину. Фізики завжди наголошують не на температурі, при якій даний процес почав відбуватися, а на відповідному температурному інтервалі плавлення.

Властивість №4

Про нього вже було сказано вище. Аморфні тіла ізотропні. Тобто їх властивості у будь-якому напрямі незмінні, навіть якщо умови перебування у місцях різні.

Властивість №5

Хоч раз кожна людина спостерігала, що з плином певного проміжку часу скло починало каламутніти. Ця властивість аморфних тіл пов'язана з підвищеною внутрішньою енергією (вона в рази більша, ніж у кристалів). Через це дані речовини спокійно самі можуть перейти в кристалічний стан.

Перехід до кристалічного стану

Через певний проміжок часу будь-яке аморфне тіло перетворюється на кристалічний стан. Це можна спостерігати у звичному житті людини. Наприклад, якщо залишити льодяник або мед на кілька місяців, то можна помітити, що вони обоє втратили свою прозорість. Звичайна людина скаже, що вони просто зацукрувалися. І справді, якщо розламати тіло, то можна помітити наявність кристалів цукру.

Отже, говорячи про це, необхідно уточнити, що мимовільне перетворення на інший стан пов'язане з тим, що аморфні речовини нестійкі. Порівнюючи їх із кристалами, можна зрозуміти, що останні в рази «потужніші». Пояснити факт можна завдяки міжмолекулярній теорії. Згідно з нею, молекули постійно перескакують з одного місця на інше, тим самим заповнюючи порожнечі. Згодом утворюється стійка кристалічна решітка.

Плавлення аморфних тіл

Процесом плавлення аморфних тіл називається момент, коли з підвищенням температури всі зв'язки між атомами руйнуються. Саме тоді речовина перетворюється на рідину. Якщо умови плавлення такі, що тиск однаковий протягом усього періоду, то температура також має бути фіксованою.

Рідкі кристали

У природі існують тіла, які мають рідкокристалічну структуру. Як правило, вони входять до переліку органічних речовин, а їх молекули мають ниткоподібну форму. Тіла, про які йдеться, мають властивості рідин і кристалів, а саме плинність і анізотропію.

У таких речовинах молекули розташовуються паралельно одна одній, проте, між ними відстань, що не фіксується. Вони рухаються постійно, але орієнтацію змінювати несхильні, тому постійно перебувають у одному положенні.

Аморфні метали

Аморфні метали більше відомі звичайній людиніпід назвою металеве скло.

Ще 1940 року вчені заговорили про існування цих тіл. Вже тоді стало відомо, що спеціально отримані вакуумним напилюванням метали не мали кристалічних грат. І лише через 20 років було виготовлено перше скло такого типу. Особливої ​​уваги вчених воно не викликало; і лише ще через 10 років про нього заговорили американські та японські професіонали, а потім уже корейські та європейські.

Аморфні метали відрізняються в'язкістю, достатньо високим рівнемміцності та стійкістю до корозії.

Поряд із кристалічними твердими тілами зустрічаються аморфні тверді тіла. У аморфних тіл на відміну кристалів немає строгого порядку розташування атомів. Тільки найближчі атоми – сусіди – розташовуються у певному порядку. Але

Суворої повторюваності у всіх напрямках одного того ж елемента структури, яка характерна для кристалів, в аморфних тілах немає.

Часто те саме речовина може бути як у кристалічному, і у аморфному стані. Наприклад, кварц може бути як у кристалічній, так і в аморфній формі (кремнезем). Кристалічну форму кварцу схематично можна подати як решітки з правильних шестикутників (рис. 77, а). Аморфна структура кварцу також має вигляд ґрат, але неправильної форми. Поряд із шестикутниками в ній зустрічаються п'яти- та семикутники (рис. 77, б).

Властивості аморфних тіл.Усі аморфні тіла ізотропні: їх фізичні властивості однакові у всіх напрямах. До аморфних тіл належать скло, багато пластмас, смола, каніфоль, цукровий льодяник та ін.

При зовнішніх впливах аморфні тіла виявляють одночасно пружні властивості, подібно до твердих тіл, і плинність, подібно до рідин. При короткочасних впливах (ударах) вони поводяться як тверде тіло і при сильному ударірозколюються на шматки. Але при дуже тривалому впливі аморфні тіла течуть. Так, наприклад, шмат смоли поступово розтікається по твердій поверхні. Атоми або молекули аморфних тіл, подібно до молекул рідини, мають певний час «осілого життя» час коливань біля положення рівноваги. Але на відміну від рідин цей час вони дуже великі. У цьому відношенні аморфні тіла близькі до кристалічних, тому що перескоки атомів з одного положення рівноваги до іншого відбуваються рідко.

За низьких температур аморфні тіла за своїми властивостями нагадують тверді тіла. Плинністю вони майже не володіють, але в міру підвищення температури поступово розм'якшуються та їх властивості дедалі більше наближаються до властивостей рідин. Це відбувається тому, що зі зростанням температури поступово частішають перескоки атомів з одного положення

рівноваги до іншого. Жодної певної температури плавлення у аморфних тіл, на відміну від кристалічних, немає.

Фізика твердого тіла.Всі властивості твердих тіл (кристалічних та аморфних) можуть бути пояснені на основі знання їх атомно-молекулярної структури та законів руху молекул, атомів, іонів та електронів, що складають тверді тіла. Дослідження властивостей твердих тіл об'єднані у великій галузі сучасної фізики – фізики твердого тіла. Розвиток фізики твердого тіла стимулюється переважно потребами техніки. Приблизно половина фізиків світу працює у сфері фізики твердого тіла. Зрозуміло, досягнення у цій галузі немислимі без глибоких знань решти розділів фізики.

1. Чим відрізняються кристалічні тіла від аморфних? 2. Що таке анізотропія? 3. Наведіть приклади монокристалічних, полікристалічних та аморфних тіл. 4. Чим відрізняються крайові дислокації від гвинтових?