Pamja amorfe. Lëndët e ngurta

Ndryshe nga trupat e ngurtë kristalorë, nuk ka rregullim të grimcave në një të ngurtë amorfe. urdhër i rreptë.

Megjithëse trupat e ngurtë amorfë janë në gjendje të ruajnë formën e tyre, rrjetë kristali ata nuk kanë. Një model i caktuar vërehet vetëm për molekulat dhe atomet e vendosura në afërsi. Ky urdhër quhet rendit të ngushtë . Nuk përsëritet në të gjitha drejtimet dhe nuk ruhet në distanca të gjata, si trupa kristalorë.

Shembuj të trupave amorfë janë qelqi, qelibar, rrëshirat artificiale, dyll, parafinë, plastelinë etj.

Veçoritë e trupave amorfë

Atomet në trupat amorfë dridhen rreth pikave të vendosura rastësisht. Prandaj, struktura e këtyre trupave i ngjan strukturës së lëngjeve. Por grimcat në to janë më pak të lëvizshme. Koha që ato lëkunden rreth pozicionit të ekuilibrit është më e gjatë se në lëngje. Kërcimet e atomeve në një pozicion tjetër ndodhin gjithashtu shumë më rrallë.

Si sillen trupat e ngurtë kristalorë kur nxehen? Ata fillojnë të shkrihen në njëfarë kohe pika e shkrirjes. Dhe për disa kohë ato janë njëkohësisht në gjendje të ngurtë dhe të lëngët, derisa e gjithë substanca të shkrihet.

Lëndët e ngurta amorfe nuk kanë një pikë shkrirjeje specifike . Kur nxehen, ato nuk shkrihen, por gradualisht zbuten.

Vendosni një copë plastelinë pranë pajisjes së ngrohjes. Pas ca kohësh do të bëhet e butë. Kjo nuk ndodh menjëherë, por në një periudhë të caktuar kohe.

Meqenëse vetitë e trupave amorfë janë të ngjashme me vetitë e lëngjeve, ato konsiderohen si lëngje të mbiftohura me viskozitet shumë të lartë (lëngët e ngrirë). Në kushte normale ato nuk mund të rrjedhin. Por kur nxehen, kërcimet e atomeve në to ndodhin më shpesh, viskoziteti zvogëlohet dhe trupat amorfë zbuten gradualisht. Sa më e lartë të jetë temperatura, aq më i ulët është viskoziteti dhe gradualisht trupi amorf bëhet i lëngshëm.

Xhami i zakonshëm është një trup i fortë amorf. Përftohet nga shkrirja e oksidit të silikonit, sodës dhe gëlqeres. Me ngrohjen e përzierjes në 1400 o C, fitohet një masë e lëngshme qelqi. Kur ftohet, qelqi i lëngshëm nuk ngurtësohet si trupat kristalorë, por mbetet një lëng, viskoziteti i të cilit rritet dhe rrjedhshmëria zvogëlohet. Në kushte normale, ai na shfaqet si një trup i fortë. Por në fakt është një lëng që ka viskozitet dhe rrjedhshmëri të madhe, aq i vogël sa mezi dallohet nga instrumentet më ultrasensitive.

Gjendja amorfe e një lënde është e paqëndrueshme. Me kalimin e kohës, ai gradualisht kthehet nga një gjendje amorfe në një gjendje kristalore. Ky proces në substanca të ndryshme kalon me me shpejtësi të ndryshme. Ne shohim kallamishte karamele duke u mbuluar me kristale sheqeri. Kjo nuk kërkon shumë kohë.

Dhe që kristalet të formohen në xhamin e zakonshëm, duhet të kalojë shumë kohë. Gjatë kristalizimit, qelqi humbet forcën, transparencën, bëhet i turbullt dhe bëhet i brishtë.

Izotropia e trupave amorfë

Në trupat e ngurtë kristalorë, vetitë fizike ndryshojnë në drejtime të ndryshme. Por në trupat amorfë janë të njëjtë në të gjitha drejtimet. Ky fenomen quhet izotropia .

Një trup amorf përcjell elektricitetin dhe nxehtësinë në mënyrë të barabartë në të gjitha drejtimet dhe thyen dritën në mënyrë të barabartë. Tingulli gjithashtu udhëton në mënyrë të barabartë në trupat amorfë në të gjitha drejtimet.

Vetitë e substancave amorfe përdoren në teknologjive moderne. Me interes të veçantë janë lidhjet metalike që nuk kanë strukturë kristalore dhe i përkasin lëndëve të ngurta amorfe. Ata quhen gota metalike . Vetitë e tyre fizike, mekanike, elektrike dhe të tjera ndryshojnë për mirë nga ato të metaleve të zakonshëm.

Kështu, në mjekësi përdorin lidhjet amorfe, forca e të cilave e kalon atë të titanit. Ato përdoren për të bërë vida ose pllaka që lidhin kockat e thyera. Ndryshe nga lidhësit e titanit, ky material gradualisht shpërbëhet dhe zëvendësohet me kalimin e kohës nga materiali kockor.

Lidhjet me rezistencë të lartë përdoren në prodhimin e veglave metalprerëse, pajisje, susta dhe pjesë të mekanizmit.

Një aliazh amorf me përshkueshmëri të lartë magnetike është zhvilluar në Japoni. Duke e përdorur atë në bërthamat e transformatorëve në vend të fletëve të çelikut të transformatorëve me teksturë, humbjet e rrymës vorbull mund të reduktohen me 20 herë.

Metalet amorfe kanë veti unike. Ata quhen materiali i së ardhmes.

« Fizikë - klasa e 10-të"

Përveç lëndëve të ngurta që kanë struktura kristalore, e cila karakterizohet nga një rend i rreptë në renditjen e atomeve, ka trupa të ngurtë amorfë.

Trupat amorfë nuk kanë një rend të rreptë në renditjen e atomeve. Vetëm atomet e fqinjëve më të afërt janë të renditur në një rend të caktuar. Por nuk ka përsëritje strikte në të gjitha drejtimet e të njëjtit element strukturor, i cili është karakteristik për kristalet, në trupat amorfë. Për sa i përket renditjes së atomeve dhe sjelljes së tyre, trupat amorfë janë të ngjashëm me lëngjet. Shpesh e njëjta substancë mund të gjendet si në gjendje kristalore ashtu edhe në gjendje amorfe.

Hulumtimi teorikçojnë në prodhimin e lëndëve të ngurta, vetitë e të cilave janë krejtësisht të pazakonta. Do të ishte e pamundur të merreshin trupa të tillë me provë dhe gabim. Krijimi i transistorëve, i cili do të diskutohet më vonë, - shembull i ndritshëm si të kuptuarit e strukturës së trupave të ngurtë çoi në një revolucion në të gjithë teknologjinë radio.

Marrja e materialeve me veti të specifikuara mekanike, magnetike, elektrike dhe të tjera është një nga drejtimet kryesore fizika moderne trup i fortë.

Shumica e substancave në klimën e butë të Tokës janë në gjendje të ngurtë. Lëndët e ngurta ruajnë jo vetëm formën e tyre, por edhe vëllimin e tyre.

Në bazë të natyrës së renditjes relative të grimcave, trupat e ngurtë ndahen në tre lloje: kristalore, amorfe dhe të përbëra.

Trupa amorfë. Shembuj të trupave amorfë përfshijnë qelqin, rrëshirat e ndryshme të ngurtësuara (qelibar), plastika, etj. Nëse një trup amorf nxehet, ai gradualisht zbutet dhe kalimi në gjendje e lëngët zë një gamë të konsiderueshme të temperaturës.

Ngjashmëria me lëngjet shpjegohet me faktin se atomet dhe molekulat e trupave amorfë, si molekulat e lëngshme, kanë kohë " jetë e vendosur" Nuk ka pikë specifike shkrirjeje, kështu që trupat amorfë mund të konsiderohen si lëngje të superftohura me viskozitet shumë të lartë. Mungesa e rendit me rreze të gjatë në rregullimin e atomeve të trupave amorfë çon në faktin se një substancë në një gjendje amorfe ka një densitet më të ulët sesa në një gjendje kristalore.

Çrregullimi në rregullimin e atomeve të trupave amorfë çon në faktin se distanca mesatare midis atomeve është drejtime të ndryshme të njëjtat, prandaj janë izotropike, pra të gjitha vetitë fizike (mekanike, optike, etj.) nuk varen nga drejtimi i ndikimit të jashtëm. Shenjat e një trupi amorf janë formë të çrregullt sipërfaqet e thyera. Trupat amorfë pas një periudhe të gjatë kohore ende ndryshojnë formën e tyre nën ndikimin e gravitetit. Kjo i bën ato të duken si lëngje. Me rritjen e temperaturës, ky ndryshim në formë ndodh më shpejt. Gjendja amorfe është e paqëndrueshme; (Xhami bëhet i turbullt.)

Trupa kristal. Nëse ka periodicitet në renditjen e atomeve (rendi me rreze të gjatë), trupi i ngurtë është kristalor.

Nëse shikoni kokrrat e kripës me një xham zmadhues ose mikroskop, do të vini re se ato janë të kufizuara nga skajet e sheshta. Prania e fytyrave të tilla është një shenjë e të qenit në një gjendje kristalore.

Një trup që është një kristal quhet një kristal. Shumica e trupave kristalorë përbëhen nga shumë kristale të vegjël të vendosur rastësisht që janë rritur së bashku. Trupa të tillë quhen polikristalë. Një copë sheqer është një trup polikristalor. Kristalet substanca të ndryshme kanë forma të ndryshme. Madhësitë e kristaleve janë gjithashtu të ndryshme. Madhësitë e kristaleve polikristaline mund të ndryshojnë me kalimin e kohës. Kristale të vogla hekuri shndërrohet në të mëdhenj, ky proces përshpejtohet nga goditjet dhe goditjet, ndodh në ura çeliku, shina hekurudhore etj., si rezultat i të cilave forca e strukturës zvogëlohet me kalimin e kohës.

Kaq shumë trupa janë të njëjtë përbërjen kimike në gjendje kristalore, në varësi të kushteve, ato mund të ekzistojnë në dy ose më shumë varietete. Kjo veti quhet polimorfizëm. Akulli ka deri në dhjetë modifikime të njohura. Polimorfizmi i karbonit - grafiti dhe diamanti.

Një veti thelbësore e një kristali të vetëm është anizotropia - pangjashmëria e vetive të tij (elektrike, mekanike, etj.) në drejtime të ndryshme.

Trupat polikristaline janë izotropikë, pra shfaqin veti identike në të gjitha drejtimet. Kjo shpjegohet me faktin se kristalet që përbëjnë trupin polikristalor janë të orientuar rastësisht në lidhje me njëri-tjetrin. Si rezultat, asnjë nga drejtimet nuk është i ndryshëm nga të tjerët.

Janë krijuar materiale të përbëra vetitë mekanike të cilat janë superiore ndaj materialeve natyrore. Materiale të përbëra (përbëra) përbëhet nga një matricë dhe mbushëse. Materialet polimer, metali, karboni ose qeramika përdoren si matricë. Mbushësit mund të përbëhen nga mustaqe, fibra ose tela. Në veçanti, materialet e përbëra përfshijnë beton të armuar dhe ferrografit.

Betoni i armuar është një nga llojet kryesore materialet e ndërtimit. Është një kombinim i përforcimit të betonit dhe çelikut.

Hekur-grafiti është një material metal-qeramik i përbërë nga hekur (95-98%) dhe grafit (2-5%). Kushinetat dhe tufat për komponentë dhe mekanizma të ndryshëm të makinës janë bërë prej tij.

Tekstil me fije qelqi - gjithashtu material i përbërë, e cila është një përzierje e fibrave të qelqit dhe rrëshirës së ngurtësuar.

Kockat e njeriut dhe të kafshëve janë një material i përbërë i përbërë plotësisht nga dy komponentë të ndryshëm: kolagjenit dhe lëndëve minerale.

MINISTRIA E ARSIMIT

FIZIKA KLASA 8

Raport mbi temën:

“Trupat amorfë. Shkrirja e trupave amorfë.”

Nxënësi i klasës së 8-të:

2009

Trupa amorfë.

Le të bëjmë një eksperiment. Do të na duhet një copë plastelinë, një qiri stearine dhe një oxhak elektrik. Le të vendosim plastelinë dhe një qiri distanca të barabarta nga oxhaku. Pas një kohe, një pjesë e stearinës do të shkrihet (bëhet e lëngshme), dhe një pjesë do të mbetet në formën e një cope të fortë. Në të njëjtën kohë, plastelina do të zbutet vetëm pak. Pas ca kohësh, e gjithë stearina do të shkrihet, dhe plastelina gradualisht do të "gërryhet" përgjatë sipërfaqes së tryezës, duke u zbutur gjithnjë e më shumë.

Pra, ka trupa që nuk zbuten kur shkrihen, por nga gjendja e ngurtë kthehen menjëherë në lëng. Gjatë shkrirjes së trupave të tillë, është gjithmonë e mundur të ndahet lëngu nga pjesa ende e pashkrirë (e ngurtë) e trupit. Këto trupa janë kristalore. Ka edhe lëndë të ngurta që kur nxehen gradualisht zbuten dhe bëhen gjithnjë e më të lëngshme. Për trupa të tillë është e pamundur të tregohet temperatura në të cilën ato shndërrohen në lëng (shkrihen). Këto trupa quhen amorfe.

Le të bëjmë eksperimentin e mëposhtëm. Hidheni një copë rrëshirë ose dylli në një gyp qelqi dhe lëreni në një dhomë të ngrohtë. Pas rreth një muaji, do të rezultojë se dylli ka marrë formën e një hinke dhe madje ka filluar të rrjedhë prej tij në formën e një "rrëkeje" (Fig. 1). Në ndryshim nga kristalet, të cilët ruajnë formën e tyre pothuajse përgjithmonë, trupat amorfë shfaqin rrjedhshmëri edhe në temperatura të ulëta. Prandaj, ato mund të konsiderohen si lëngje shumë të trasha dhe viskoze.

Struktura e trupave amorfë. Hulumtimi duke përdorur mikroskop elektronik, dhe gjithashtu me ndihmën rrezet x tregojnë se në trupat amorfë nuk ka rregull të rreptë në renditjen e grimcave të tyre. Hidhini një sy, figura 2 tregon renditjen e grimcave në kuarc kristalor, dhe ajo në të djathtë tregon renditjen e grimcave në kuarc amorf. Këto substanca përbëhen nga të njëjtat grimca - molekula të oksidit të silikonit SiO 2.

Gjendja kristalore kuarci fitohet nëse kuarci i shkrirë ftohet ngadalë. Nëse ftohja e shkrirjes është e shpejtë, atëherë molekulat nuk do të kenë kohë të "rreshtohen" në rreshta të rregullt, dhe rezultati do të jetë kuarci amorf.

Grimcat e trupave amorfë lëkunden vazhdimisht dhe rastësisht. Ata mund të kërcejnë nga një vend në tjetrin më shpesh sesa grimcat e kristalit. Kjo lehtësohet edhe nga fakti se grimcat e trupave amorfë janë të vendosur në mënyrë të pabarabartë: midis tyre ka zbrazëti.

Kristalizimi i trupave amorfë. Me kalimin e kohës (disa muaj, vite) substanca amorfe shndërrohen në mënyrë spontane në një gjendje kristalore. Për shembull, ëmbëlsirat me sheqer ose mjalti i freskët i lënë vetëm në një vend të ngrohtë do të bëhen të errët pas disa muajsh. Ata thonë se mjalti dhe karamele janë "të ëmbëlsuar". Duke thyer një kallam karamele ose duke mbledhur mjaltë me një lugë, ne në fakt do të shohim kristalet e sheqerit që janë formuar.

Kristalizimi spontan i trupave amorfë tregon se gjendja kristalore e një lënde është më e qëndrueshme se ajo amorfe. Teoria ndërmolekulare e shpjegon në këtë mënyrë. Forcat ndërmolekulare të tërheqjes dhe zmbrapsjes bëjnë që grimcat e një trupi amorf të kërcejnë preferencialisht atje ku ka zbrazëti. Si rezultat, shfaqet një rregullim më i rregulluar i grimcave se më parë, domethënë formohet një polikristal.

Shkrirja e trupave amorfë.

Ndërsa temperatura rritet, energjia e lëvizjes vibruese të atomeve brenda trup i fortë rritet dhe, më në fund, vjen një moment kur lidhjet midis atomeve fillojnë të prishen. Në këtë rast, trupi i ngurtë kthehet në gjendje të lëngshme. Ky kalim quhet shkrirja. Në një presion të caktuar, shkrirja ndodh në një temperaturë të përcaktuar rreptësisht.

Sasia e nxehtësisë e nevojshme për të kthyer një masë njësi të një lënde në një lëng në pikën e shkrirjes quhet nxehtësia specifike e shkrirjes. λ .

Për të shkrirë një substancë në masë m është e nevojshme të shpenzohet një sasi nxehtësie e barabartë me:

Q = λ m .

Procesi i shkrirjes së trupave amorfë ndryshon nga shkrirja e trupave kristalorë. Me rritjen e temperaturës, trupat amorfë zbuten gradualisht dhe bëhen viskoze derisa të kthehen në lëng. Trupat amorfë, ndryshe nga kristalet, nuk kanë një pikë shkrirjeje specifike. Temperatura e trupave amorfë ndryshon vazhdimisht. Kjo ndodh sepse në trupat e ngurtë amorfe, si në lëngje, molekulat mund të lëvizin në lidhje me njëra-tjetrën. Kur nxehen, shpejtësia e tyre rritet dhe distanca midis tyre rritet. Si rezultat, trupi bëhet gjithnjë e më i butë derisa të kthehet në lëng. Kur trupat amorfë ngurtësohen, temperatura e tyre gjithashtu ulet vazhdimisht.

Një solid është një nga katër themelore gjendjet e materies të ndryshme nga lëngu, gazi dhe plazma. Karakterizohet nga ngurtësia strukturore dhe rezistenca ndaj ndryshimeve në formë ose vëllim. Ndryshe nga një lëng, një objekt i ngurtë nuk rrjedh dhe nuk merr formën e enës në të cilën është vendosur. Një lëndë e ngurtë nuk zgjerohet për të mbushur të gjithë vëllimin e disponueshëm siç bën gazi.
Atomet në një trup të ngurtë janë të lidhur ngushtë me njëri-tjetrin, janë në një gjendje të renditur në nyjet e rrjetës kristalore (këto janë metale, akull i zakonshëm, sheqer, kripë, diamant), ose janë të vendosur në mënyrë të parregullt, nuk kanë përsëritje strikte në struktura e rrjetës kristalore (këto janë trupa amorfë, të tillë si xhami i dritares, kolofon, mikë ose plastikë).

Trupa kristal

Trupat ose kristalet kristalore kanë një të veçantë veçori e brendshme- një strukturë në formën e një rrjete kristalore në të cilën atomet, molekulat ose jonet e një lënde zënë një pozicion të caktuar.
Rrjeta kristalore çon në ekzistencën e fytyrave të veçanta të sheshta në kristale, të cilat dallojnë një substancë nga një tjetër. Kur ekspozohet ndaj rrezeve X, çdo grilë kristal lëshon një model karakteristik që mund të përdoret për të identifikuar substancën. Skajet e kristaleve kryqëzohen në kënde të caktuara që dallojnë një substancë nga një tjetër. Nëse kristali ndahet, faqet e reja do të kryqëzohen në të njëjtat kënde si origjinali.

Për shembull, galena - galena, pirit - pirit, kuarc - kuarc. Faqet e kristalit kryqëzohen në kënde të drejta në galene (PbS) dhe pirit (FeS 2), dhe në kënde të tjera në kuarc.

Vetitë e kristaleve

• vëllim konstant;
• forma e saktë gjeometrike;
• anizotropia - ndryshimi në vetitë mekanike, të lehta, elektrike dhe termike nga drejtimi në kristal;
• një pikë shkrirje e përcaktuar mirë, pasi varet nga rregullsia e rrjetës kristalore. Mbajtja e forcave ndërmolekulare të ngurta së bashku, janë homogjenë dhe nevojitet e njëjta sasi energjie termike për të prishur çdo ndërveprim në të njëjtën kohë.

Trupa amorfë

Shembuj të trupave amorfë që nuk kanë strukturë strikte dhe përsëritshmëri të qelizave të rrjetës kristalore janë: qelqi, rrëshira, tefloni, poliuretani, naftalina, klorur polivinil.

Ata kanë dy vetitë karakteristike: izotropia dhe mungesa e një pike shkrirjeje specifike.
Izotropia e trupave amorfë kuptohet si ngjashmëri vetitë fizike substancave në të gjitha drejtimet.
Në një trup të ngurtë amorf, distanca me nyjet fqinje të rrjetës kristalore dhe numri i nyjeve fqinje ndryshon në të gjithë materialin. Prandaj, për të thyer ndërveprimet ndërmolekulare, kërkohet sasi të ndryshme energji termike. Rrjedhimisht, substancat amorfe zbuten ngadalë në një gamë të gjerë temperaturash dhe nuk kanë një pikë të qartë shkrirjeje.
Një tipar i trupave të ngurtë amorfë është se kur temperaturat e ulëta ato kanë vetitë e lëndëve të ngurta, dhe me rritjen e temperaturës - vetitë e lëngjeve.