sólido amorfo

distinción entre sólidos cristalinos y amorfos

Hay dos clases principales de sólidos: cristalino y amorfo. Lo que los distingue entre sí es la naturaleza de su estructura a escala atómica. Las diferencias esenciales se muestran en la Figura 2. Las características sobresalientes de los arreglos atómicos en sólidos amorfos (también llamados vidrios), a diferencia de los cristales, se ilustran en la figura de las estructuras bidimensionales; los puntos clave se trasladan a las estructuras tridimensionales reales de los materiales reales., También se incluye en la figura, como punto de referencia, un esquema de la disposición atómica en un gas. Para los bocetos que representan estructuras de cristal (A) y vidrio (B), los puntos sólidos denotan los puntos fijos sobre los que oscilan los átomos; para el gas (C), los puntos denotan una instantánea de una configuración de posiciones atómicas instantáneas.

las posiciones atómicas en un cristal exhiben una propiedad llamada Orden de largo alcance o periodicidad traslacional; las posiciones se repiten en el espacio en una matriz regular, como en la figura 2a.en un sólido amorfo, la periodicidad traslacional está ausente. Como se indica en la figura 2B, no hay orden de largo alcance. Sin embargo, los átomos no están distribuidos aleatoriamente en el espacio, ya que están en el gas en la figura 2C., En el ejemplo de vidrio ilustrado en la figura, cada átomo tiene tres átomos vecinos más cercanos a la misma distancia (llamada longitud del enlace químico) de él, al igual que en el cristal correspondiente. Todos los sólidos, tanto cristalinos como amorfos, exhiben un orden de corto alcance (a escala atómica). (Por lo tanto, el término amorfo, literalmente «sin forma o estructura», es en realidad un nombre inapropiado en el contexto de la expresión estándar sólido amorfo.) El orden de corto alcance bien definido es una consecuencia de la unión química entre los átomos, que es responsable de mantener unido el sólido.,

además de los Términos sólido amorfo y vidrio, otros términos en uso incluyen sólido no cristalina y sólido vítreo. Sólido amorfo y sólido no CRISTALINA son términos más generales, mientras que Vidrio y sólido vítreo se han reservado históricamente para un sólido amorfo preparado por enfriamiento rápido (enfriamiento) de una fusión, como en el escenario 2 de la Figura 3.

La Figura 3, que debe leerse de derecha a izquierda, indica los dos tipos de escenarios que pueden ocurrir cuando el enfriamiento hace que un número dado de átomos se condense de la fase gaseosa a la fase líquida y luego a la fase sólida. La temperatura se representa horizontalmente, mientras que el volumen ocupado por el material se representa verticalmente., La temperatura Tb es el punto de ebullición, Tf es el punto de congelación (o fusión), y Tg es la temperatura de transición vítrea. En el escenario 1, El líquido se congela en Tf en un sólido cristalino, con una discontinuidad abrupta en volumen. Cuando el enfriamiento ocurre lentamente, esto es generalmente lo que sucede. Sin embargo, a velocidades de enfriamiento suficientemente altas, la mayoría de los materiales muestran un comportamiento diferente y siguen la ruta 2 hasta el estado sólido. El Tf se pasa por alto, y el estado líquido persiste hasta que se alcanza la temperatura más baja Tg y se realiza el segundo escenario de solidificación., En un rango de temperatura estrecho cerca de Tg, se produce la transición vítrea: el líquido se congela en un sólido amorfo sin discontinuidad abrupta en volumen.

la temperatura de transición vítrea Tg no está tan definida como Tf; Tg se desplaza ligeramente hacia abajo cuando se reduce la velocidad de enfriamiento. La razón de este fenómeno es la fuerte dependencia de la temperatura del tiempo de respuesta molecular, que está crudamente indicada por los valores de orden de magnitud mostrados a lo largo de la escala superior de la Figura 3., Cuando la temperatura se reduce por debajo de Tg, el tiempo de respuesta para el reordenamiento molecular se vuelve mucho mayor que los tiempos accesibles experimentalmente, de modo que la movilidad líquida (Figura 1, Derecha) desaparece y la configuración atómica se congela en un conjunto de posiciones fijas a las que los átomos están atados (Figuras 1, Izquierda, y 2B).

algunos libros de texto describen erróneamente las gafas como líquidos viscosos subenfriados, pero esto es en realidad incorrecto., A lo largo de la sección de la ruta 2 etiquetado líquido en la Figura 3, es la porción que se encuentra entre Tf y Tg que se asocia correctamente con la descripción del material como un líquido subenfriado (subenfriado significa que su temperatura está por debajo de Tf). Pero por debajo de Tg, en la fase de vidrio, es un sólido de buena fe (exhibiendo propiedades tales como rigidez elástica contra cizallamiento)., Las pendientes bajas de los segmentos de cristal y línea de vidrio de la Figura 3 en comparación con la pendiente alta de la sección líquida reflejan el hecho de que el coeficiente de expansión térmica de un sólido es pequeño en comparación con el del líquido.