solid amorf

distincția între solidele cristaline și amorfe

există două clase principale de solide: cristaline și amorfe. Ceea ce le distinge unul de altul este natura structurii lor la scară atomică. Diferențele esențiale sunt prezentate în Figura 2. Caracteristicile importante ale aranjamentelor atomice în solidele amorfe (numite și ochelari), spre deosebire de cristale, sunt ilustrate în figură pentru structurile bidimensionale; punctele cheie se transferă asupra structurilor tridimensionale reale ale materialelor reale., De asemenea, în figură, ca punct de referință, este o schiță a aranjamentului atomic într-un gaz. Pentru schițele reprezentând structuri de cristal (A) și sticlă (B), punctele solide denotă punctele fixe despre care oscilează atomii; pentru gazul (C), punctele denotă un instantaneu al unei configurații a pozițiilor atomice instantanee.

pozițiile atomice într-un cristal prezintă o proprietate numită ordine pe distanțe lungi sau periodicitate translațională; pozițiile se repetă în spațiu într-o matrice regulată, ca în figura 2a. într-un solid amorf, periodicitatea translațională este absentă. După cum se indică în figura 2B, nu există o comandă pe distanțe lungi. Atomii nu sunt distribuiți aleatoriu în spațiu, totuși, deoarece sunt în gazul din Figura 2c., În exemplul de sticlă ilustrat în figură, fiecare atom are trei atomi apropiați la aceeași distanță (numiți lungimea legăturii chimice) de acesta, la fel ca în cristalul corespunzător. Toate solidele, atât cristaline, cât și amorfe, prezintă o ordine cu rază scurtă de acțiune (la scară atomică). (Astfel, termenul amorf, literal „fără formă sau structură”, este de fapt un termen greșit în contextul expresiei standard amorf solid.) Ordinea de rază scurtă bine definită este o consecință a legăturii chimice dintre atomi, care este responsabilă pentru menținerea solidului împreună.,în plus față de termenii solid amorf și sticlă, alți termeni folosiți includ solidul necristalin și solidul vitros. Amorfă solidă și necristaline solide sunt termeni mai generali, în timp ce sticla si corpul vitros solid de-a lungul istoriei au fost rezervate pentru un solid amorf pregătit de răcire rapidă (călire) a o topi—ca și în scenariul 2 din Figura 3.

Figura 3, care ar trebui să fie citit de la dreapta la stânga, indică două tipuri de scenarii care pot apărea atunci când răcire provoacă un anumit număr de atomi să se condenseze din faza gazoasă în faza lichidă și apoi în faza solidă. Temperatura este reprezentată orizontal, în timp ce volumul ocupat de material este reprezentat vertical., Temperatura Tb este punctul de fierbere, Tf este punctul de îngheț (sau topire), iar TG este temperatura de tranziție a sticlei. În scenariul 1, lichidul îngheață la Tf într-un solid cristalin, cu o discontinuitate bruscă în volum. Când răcirea are loc încet, acest lucru se întâmplă de obicei. Cu toate acestea, la rate de răcire suficient de mari, majoritatea materialelor prezintă un comportament diferit și urmează ruta 2 până la starea solidă. Tf este ocolit, iar starea lichidă persistă până când se atinge temperatura mai scăzută Tg și se realizează al doilea scenariu de solidificare., Într-un interval îngust de temperatură lângă Tg, are loc tranziția de sticlă: lichidul îngheață într-un solid amorf, fără o discontinuitate bruscă în volum.

temperatura de tranziție a sticlei Tg nu este la fel de definită ca TF; TG se schimbă ușor în jos atunci când rata de răcire este redusă. Motivul acestui fenomen este dependența abruptă de temperatură a timpului de răspuns molecular, care este indicat în mod grosolan de valorile de ordin de mărime afișate de-a lungul scalei superioare din Figura 3., Când temperatura este coborâtă mai jos Tg, timpul de răspuns pentru rearanjare moleculară devine mult mai mare decât accesibil experimental ori, astfel încât liquidlike mobilitate (Figura 1, dreapta) dispare și atomic configurația devine congelate într-un set de poziții fixe la care atomii sunt legați (Figurile 1, stânga, și 2B).unele manuale descriu în mod eronat ochelarii ca lichide vâscoase subrăcite, dar acest lucru este de fapt incorect., De-a lungul secțiunea de rută 2 etichetat lichid în Figura 3, este porțiunea situată între Tf și Tg că este corect asociat cu descrierea materialului ca o undercooled lichid (undercooled sensul că temperatura sa este mai jos Tf). Dar sub Tg, În faza de sticlă, este un solid de bună credință (care prezintă proprietăți precum rigiditatea elastică împotriva forfecării)., Pantele joase ale segmentelor liniei de cristal și sticlă din Figura 3 în comparație cu panta mare a secțiunii lichide reflectă faptul că coeficientul de dilatare termică a unui solid este mic în comparație cu cel al lichidului.