AMORFNE TRDNE SNOVI: ZGRADBA, LASTNOSTI, PRIMERI - KEMIJA - 2025

V amorfne trdne snovi so tiste, ki nimajo urejenega strukture velike razdalje. So nasprotni tistemu, kar je znano kot kristalna trdna snov. Njeni delci se združijo neurejeno, podobno kot tekočine, vendar z dovolj sile, da se združijo v trdno strukturo.

Ta amorfni značaj je pogostejši, kot si morda mislite; v resnici je ena od možnih stanj, ki jo lahko sprejme kondenzirana snov. S tem se razume, da lahko vsaka spojina, ki se lahko strdi in zato kristalizira, lahko tudi aglomerira na neurejen način, če to dovoljujejo eksperimentalni pogoji.

Bombažni bomboni so primer amorfne trdne snovi. Vir: Pixabay.

Zgoraj omenjeno običajno velja za čiste snovi, bodisi elemente ali spojine. Velja pa tudi za mešanice. Mnoge trdne mešanice so amorfne, na primer bombažni bomboni, čokolada, majoneza ali pire krompir.

Dejstvo, da je trdno telo amorfno, ga ne naredi manj dragocenega od kristalnega. Strukturna motnja jo včasih obdaruje z edinstvenimi lastnostmi, ki jih ne bi izkazoval v kristalnem stanju. Na primer, v fotovoltaični industriji je za nekatere majhne namene prednostni amorfni silicij pred kristalnim.

Struktura amorfnih trdnih snovi

Razlika med kristalno strukturo in amorfno strukturo. Vir: Gabriel Bolívar.

Struktura amorfne trdne snovi je zmedena; manjka mu periodičnost ali strukturni vzorec. Slika zgoraj ponazarja to točko. A ustreza kristalni trdni snovi, medtem ko B predstavlja amorfno trdno snov. Upoštevajte, da so v B vijolični rombi razporejeni poljubno, čeprav v A in B obstajata enaka vrsta interakcij.

Če pogledate tudi B, boste videli, da obstajajo presledki, ki so videti prazni; to pomeni, da ima konstrukcija pomanjkljivosti ali nepravilnosti. Zato je del mikroskopske ali notranje motnje amorfne trdne snovi posledica tega, da so njeni delci "razporejeni" tako, da ima nastala struktura veliko nepopolnosti.

Najprej smo omenili obseg urejenosti amorfnih trdnih snovi. V B je le nekaj rombov, ki so videti lepo poravnani. Obstajajo lahko naročene regije; vendar le na blizu.

Za amorfno trdno snov naj bi sestavljali neizmerne drobne kristale različnih struktur. Seštevek vseh teh struktur postane labirintin in nesmiseln: globalna struktura postane amorfna, sestavljena iz neskončnih kristalnih blokov, razpršenih povsod.

Lastnosti

Lastnosti amorfne trdne snovi se razlikujejo glede na naravo sestavnih delcev. Vendar pa je mogoče omeniti nekatere splošne značilnosti. Amorfne trdne snovi so lahko steklaste, kadar imajo podobne vidike kot kristali; ali želatinaste, smolnate ali prašne.

Ker so njihove strukture neurejene, ne ustvarijo zanesljivih rentgenskih difrakcijskih spektrov, prav tako pa njihova tališča niso natančna, temveč pokrivajo različne vrednosti.

Na primer, tališče amorfne trdne snovi lahko znaša od 20 do 60 ° C. Medtem se kristalne trdne snovi stopijo pri določeni temperaturi ali v ozkem območju, če vsebujejo veliko nečistoč.

Druga značilnost amorfnih trdnih snovi je, da ko se zlomijo ali zlomijo, ne izvirajo geometrijski drobci z ravnimi obrazi, temveč nepravilni fragmenti z ukrivljenimi obrazi. Ko niso steklasti, so videti kot prašna in neprozorna telesa.

Priprava

Ta koncept bi moral biti bolj kot amorfna trdna snov obravnavana kot „amorfno stanje“. Vse spojine (ionske, molekularne, polimerne, kovinske itd.) Lahko do določene točke in, če to dovoljujejo poskusni pogoji, tvorijo amorfne in nekristalne trdne snovi.

Na primer, v organskih sintezah trdne spojine najprej dobimo kot praškaste mase. Njegova vsebnost nečistoč je tako visoka, da dolgoročno vplivajo na njen molekularni red. Zato se izdelek, kadar se znova in znova znova prekristalizira, postane trdna in čedalje bolj kristalna; izgublja svoj amorfen značaj.

To pa ne pomeni, da so amorfne trdne snovi nujno nečiste snovi; več jih je po svoji kemični naravi amorfnih.

Čista snov se lahko amorfno strdi, če se njena tekočina nenadoma ohladi, in sicer tako, da se njeni delci ne kristalizirajo, temveč prevzamejo steklena konfiguracija. Hlajenje je tako hitro, da delci nimajo dovolj časa za sprejem kristalnih blokov, ki komaj uspejo "rojiti".

Voda, na primer, lahko obstaja v steklenem, amorfnem stanju in ne le kot led.

Primeri amorfnih trdnih snovi

Minerali in plastika

Obsidijan je eden redkih amorfnih mineralov, ki jih poznamo. Vir: Pixabay.

Skoraj vsak kristalni material lahko ustreza amorfni obliki (in obratno). To se zgodi z nekaterimi minerali, ki iz geokemijskih razlogov niso mogli formalno vzpostaviti svojih običajnih kristalov. Drugi pa po drugi strani ne tvorijo kristalov, ampak stekla; tak je primer z obsidijanom.

Po drugi strani se polimeri navadno amorfno strdijo, saj so njihove molekule prevelike, da bi lahko opredelile urejeno strukturo. Tukaj med drugim prihajajo smole, gume, polistirenska pena (anime), plastika, teflon, bakelit.

Biološko tkivo

Biološke trdne snovi so večinoma amorfne, kot so: tkivo organov, koža, lasje, roženica itd. Prav tako maščobe in beljakovine tvorijo amorfne mase; Vendar pa s pravilno pripravo lahko kristalizirajo (kristali DNK, beljakovine, maščobe).

Očala

Steklo, amorfna trdna snov

Čeprav je ostal skoraj zadnji, je najbolj reprezentativna amorfna trdnost daleč sam kozarec. Njegova sestava je v bistvu enaka sestavi kremena: SiO ₂ . Kvarčni kristal in steklo sta tridimenzionalna kovalentna mreža; le, da je steklena rešetka zmedena, s Si-O vezmi različnih dolžin.

Vzorec kovinskega stekla

Steklo je najpomembnejša amorfna trdna snov, materiali, ki dobijo podoben videz, pa naj bi imeli stekleno stanje.

Ogljik in kovine

Imamo amorfni ogljik, aktivno oglje pa je eno najpomembnejših zaradi vpojnih zmogljivosti. Prav tako obstajata amorfni silicij in germanij, z elektronskimi aplikacijami, kjer delujeta kot polprevodniki.

In končno obstajajo amorfne zlitine, ki zaradi neskladja svojih kovinskih atomov ne vzpostavijo kristalne strukture.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Rachel Bernstein in Anthony Carpi. (2020). Lastnosti trdnih snovi. Pridobljeno od: visionlearning.com
4. Wikipedija. (2020). Amorfna trdna snov. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Richard Zallen, Ronald Walter Douglas in drugi. (31. julij 2019). Amorfna trdna snov. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Amorfna trdna snov. ScienceDirect. Pridobljeno: sciencedirect.com
7. Danielle Reid. (2020). Amorfna trdna snov: definicija in primeri. Študij. Pridobljeno: study.com
8. Rubikova umetniška kocka. (2008). Kaj je amorfen material? Obnovljeno iz: web.physics.ucsb.edu