Da li ste se ikada zapitali šta su misteriozne amorfne supstance? Po strukturi se razlikuju i od čvrstih i od tečnih. Činjenica je da su takva tijela u posebnom zgusnutom stanju, koje ima samo poredak kratkog dometa. Primjeri amorfnih tvari su smola, staklo, ćilibar, guma, polietilen, polivinil hlorid (naši omiljeni plastični prozori), razni polimeri i drugi. To su čvrste tvari koje nemaju kristalnu rešetku. Oni također uključuju pečatni vosak, razna ljepila, ebonit i plastiku.
Neobična svojstva amorfnih supstanci
Tokom cijepanja, lica se ne formiraju u amorfnim tijelima. Čestice su potpuno nasumične i nalaze se na maloj udaljenosti jedna od druge. Mogu biti i vrlo gusti i viskozni. Kako na njih utječu vanjski utjecaji? Pod uticajem različitih temperatura tela postaju tečna, poput tečnosti, a istovremeno prilično elastična. U slučaju kada vanjski udar ne traje dugo, tvari amorfne strukture mogu se snažnim udarcem razbiti u komade. dugovanjski utjecaj uzrokuje da jednostavno teku.
Probajte mali eksperiment sa smolom kod kuće. Položite ga na tvrdu podlogu i primijetit ćete da počinje glatko teći. Tako je, to je amorfna supstanca! Brzina zavisi od indikatora temperature. Ako je vrlo visoka, tada će se smola početi širiti primjetno brže.
Šta je još tipično za takva tijela? Mogu imati bilo koji oblik. Ako se amorfne tvari u obliku malih čestica stave u posudu, na primjer, u vrč, tada će i one poprimiti oblik posude. Oni su također izotropni, odnosno pokazuju ista fizička svojstva u svim smjerovima.
Topljenje i prelazak u druga stanja. Metal i staklo
Amorfno stanje materije ne podrazumijeva održavanje bilo koje određene temperature. Pri malim brzinama, tijela se smrzavaju, pri visokim stopama se tope. Usput, o tome ovisi i stupanj viskoznosti takvih tvari. Niske temperature doprinose smanjenju viskoziteta, visoke temperature ga, naprotiv, povećavaju.
Za supstance amorfnog tipa može se razlikovati još jedna karakteristika - prelazak u kristalno stanje, i spontan. Zašto se ovo dešava? Unutrašnja energija u kristalnom tijelu je mnogo manja nego u amorfnom. To možemo vidjeti na primjeru staklenih proizvoda - vremenom se čaše zamagljuju.
Metalno staklo - šta je to? Metal se može ukloniti iz kristalne rešetke utokom topljenja, odnosno da se tvar amorfne strukture učini staklastom. Tokom skrućivanja pod veštačkim hlađenjem, kristalna rešetka se ponovo formira. Amorfni metal ima jednostavno neverovatnu otpornost na koroziju. Na primjer, karoserija automobila napravljena od njega ne bi trebala razne obloge, jer ne bi bila podvrgnuta spontanom uništenju. Amorfna supstanca je tijelo čija atomska struktura ima neviđenu snagu, što znači da se amorfni metal može koristiti u apsolutno svakom industrijskom sektoru.
Kristalna struktura supstanci
Da biste bili dobro upućeni u karakteristike metala i mogli raditi s njima, potrebno je da imate znanje o kristalnoj strukturi određenih supstanci. Proizvodnja metalnih proizvoda i oblast metalurgije ne bi mogli dobiti takav razvoj da ljudi nisu imali određena znanja o promjenama u strukturi legura, tehnološkim metodama i operativnim karakteristikama.
Četiri stanja materije
Poznato je da postoje četiri agregatna stanja: čvrsto, tečno, gasovito, plazma. Čvrste amorfne supstance mogu biti i kristalne. Sa takvom strukturom može se uočiti prostorna periodičnost u rasporedu čestica. Ove čestice u kristalima mogu vršiti periodično kretanje. U svim tijelima koja promatramo u plinovitom ili tekućem stanju može se uočiti kretanje čestica u obliku haotičnog poremećaja. Amorfne čvrste materije (kao što su metali ukondenzovano stanje: ebonit, stakleni proizvodi, smole) mogu se nazvati tečnostima smrznutog tipa, jer kada promene oblik, možete primetiti tako karakterističnu osobinu kao što je viskoznost.
Razlika između amorfnih tijela od plinova i tekućina
Manifestacije plastičnosti, elastičnosti, stvrdnjavanja tokom deformacije karakteristične su za mnoga tijela. Kristalne i amorfne tvari imaju ove karakteristike u većoj mjeri, dok tekućine i plinovi nemaju. Ali s druge strane, možete vidjeti da doprinose elastičnoj promjeni volumena.
Kristalne i amorfne supstance. Mehanička i fizička svojstva
Šta su kristalne i amorfne supstance? Kao što je gore spomenuto, amorfnim se mogu nazvati ona tijela koja imaju ogroman koeficijent viskoznosti, a na običnoj temperaturi njihova fluidnost je nemoguća. Ali visoka temperatura, naprotiv, omogućava im da budu tečni, poput tečnosti.
Tvari tipa kristala izgledaju potpuno drugačije. Ove čvrste materije mogu imati sopstvenu tačku topljenja u zavisnosti od spoljašnjeg pritiska. Dobivanje kristala je moguće ako se tečnost ohladi. Ako ne preduzmete određene mjere, tada možete primijetiti da se različiti centri kristalizacije počinju pojavljivati u tekućem stanju. U području oko ovih centara dolazi do formiranja čvrste tvari. Vrlo mali kristali počinju da se spajaju jedni s drugima u nasumičnom redoslijedu i dobije se takozvani polikristal. Takvo tijelo jeizotropno.
Karakteristike supstanci
Šta određuje fizičke i mehaničke karakteristike tijela? Atomske veze su važne, kao i tip kristalne strukture. Jonske kristale karakteriziraju jonske veze, što znači glatki prijelaz s jednog atoma na drugi. U ovom slučaju dolazi do formiranja pozitivno i negativno nabijenih čestica. Jonsku vezu možemo promatrati na jednostavnom primjeru - takve karakteristike su karakteristične za različite okside i soli. Još jedna karakteristika jonskih kristala je niska provodljivost toplote, ali se njegove performanse mogu značajno povećati kada se zagreju. Na čvorovima kristalne rešetke možete vidjeti različite molekule koje se razlikuju po jakim atomskim vezama.
Mnogi minerali koje nalazimo svuda u prirodi imaju kristalnu strukturu. A amorfno stanje materije je i priroda u svom najčistijem obliku. Samo u ovom slučaju telo je nešto bezoblično, ali kristali mogu da poprime oblik najlepših poliedara sa ravnim licima, kao i da formiraju nova čvrsta tela neverovatne lepote i čistoće.
Šta su kristali? Amorfno-kristalna struktura
Oblik takvih tijela je konstantan za određenu vezu. Na primjer, beril uvijek izgleda kao heksagonalna prizma. Uradite mali eksperiment. Uzmite mali kristal kubične soli (kuglica) i stavite ga u poseban rastvor što je moguće zasićen istom solju. Vremenom ćete primijetiti da je ovo tijelo ostalo nepromijenjeno - ponovo je steklooblik kocke ili lopte, koji je svojstven kristalima soli.
Amorfno-kristalne supstance su takva tijela koja mogu sadržavati i amorfne i kristalne faze. Što utječe na svojstva materijala takve strukture? Uglavnom različit omjer volumena i različit raspored jedni prema drugima. Uobičajeni primjeri takvih supstanci su materijali od keramike, porculana, staklokeramike. Iz tabele svojstava materijala sa amorfno-kristalnom strukturom postaje poznato da porculan sadrži maksimalan procenat staklene faze. Cifre se kreću između 40-60 posto. Najmanji sadržaj vidjet ćemo na primjeru livenja kamena - manje od 5 posto. U isto vrijeme, keramičke pločice će imati veću apsorpciju vode.
Kao što znate, industrijski materijali kao što su porculan, keramičke pločice, livenje kamena i staklokeramika su amorfno-kristalne supstance, jer sadrže staklaste faze i istovremeno kristale u svom sastavu. Istovremeno, treba napomenuti da svojstva materijala ne zavise od sadržaja staklenih faza u njemu.
Amorfni metali
Upotreba amorfnih supstanci najaktivnije se sprovodi u oblasti medicine. Na primjer, brzo hlađeni metal se aktivno koristi u kirurgiji. Zahvaljujući razvoju koji je povezan s tim, mnogi ljudi su se nakon teških ozljeda mogli samostalno kretati. Stvar je u tome da je supstanca amorfne strukture odličan biomaterijal za implantaciju u kosti. Primljenou slučaju teških lomova uvode se posebni zavrtnji, ploče, igle, igle. Ranije su se u te svrhe u kirurgiji koristili čelik i titanij. Tek kasnije je uočeno da se amorfne supstance vrlo sporo razgrađuju u organizmu, a ovo neverovatno svojstvo omogućava oporavak koštanog tkiva. Nakon toga, supstanca je zamijenjena kosti.
Upotreba amorfnih supstanci u metrologiji i preciznoj mehanici
Egzaktna mehanika se zasniva upravo na tačnosti, pa se zato tako i zove. Posebno važnu ulogu u ovoj industriji, kao i u mjeriteljstvu, imaju ultraprecizni indikatori mjernih instrumenata, što se može postići upotrebom amorfnih tijela u uređajima. Zahvaljujući preciznim merenjima, na institutima iz oblasti mehanike i fizike sprovode se laboratorijska i naučna istraživanja, dobijaju se novi lekovi, unapređuju naučna saznanja.
Polimeri
Još jedan primjer upotrebe amorfne supstance su polimeri. Oni mogu polako da prelaze iz čvrstog u tečnost, dok kristalne polimere karakteriše tačka topljenja, a ne tačka omekšavanja. Kakvo je fizičko stanje amorfnih polimera? Ako ovim supstancama date nisku temperaturu, možete vidjeti da će biti u staklastom stanju i pokazati svojstva čvrstih tvari. Postepeno zagrijavanje uzrokuje da polimeri počnu prelaziti u stanje povećane elastičnosti.
Amorfne supstance, čije smo primere upravo naveli, intenzivno se koriste uindustrija. Superelastično stanje omogućava da se polimeri deformišu na bilo koji način, a to stanje se postiže povećanom fleksibilnošću veza i molekula. Daljnji porast temperature dovodi do činjenice da polimer dobiva još elastičnija svojstva. Počinje prelaziti u posebno tečno i viskozno stanje.
Ako ostavite situaciju nekontrolisanu i ne spriječite dalje povećanje temperature, polimer će doživjeti degradaciju, odnosno uništenje. Viskozno stanje pokazuje da su sve jedinice makromolekule vrlo pokretne. Kada molekul polimera teče, veze ne samo da se ispravljaju, već se i jako približavaju jedna drugoj. Intermolekularno djelovanje pretvara polimer u tvrdu tvar (gumu). Ovaj proces se naziva mehanička staklena tranzicija. Dobivena supstanca se koristi za proizvodnju filmova i vlakana.
Poliamidi, poliakrilonitrili se mogu dobiti iz polimera. Da biste napravili polimerni film, morate provući polimere kroz kalupe koji imaju rupu s prorezom i nanijeti ih na traku. Na taj način se proizvode ambalažni materijali i podloge za magnetne trake. Polimeri također uključuju razne lakove (formiranje pjene u organskom rastvaraču), ljepila i druge vezivne materijale, kompozite (polimerna baza sa punilom), plastiku.
Aplikacije od polimera
Ova vrsta amorfnih supstanci čvrsto je ukorijenjena u našim životima. Primjenjuju se svuda. Ovo uključuje:
1. Razne baze zaproizvodnja lakova, ljepila, plastičnih proizvoda (fenol-formaldehidne smole).
2. Elastomeri ili sintetičke gume.
3. Električni izolacijski materijal je polivinil hlorid, odnosno poznati plastični PVC prozori. Otporan je na vatru, jer se smatra sporogorećim, ima povećanu mehaničku čvrstoću i električna izolaciona svojstva.
4. Poliamid je tvar vrlo visoke čvrstoće i otpornosti na habanje. Ima visoke dielektrične karakteristike.
5. Pleksiglas ili polimetil metakrilat. Možemo ga koristiti u oblasti elektrotehnike ili ga koristiti kao materijal za konstrukcije.
6. Fluoroplast ili politetrafluoroetilen je dobro poznati dielektrik koji ne pokazuje svojstva rastvaranja u rastvaračima organskog porijekla. Njegov širok raspon temperatura i dobra dielektrična svojstva omogućavaju da se koristi kao hidrofobni ili antifrikcioni materijal.
7. Polistiren. Na ovaj materijal ne utiču kiseline. On se, poput fluoroplasta i poliamida, može smatrati dielektrikom. Veoma izdržljiv u pogledu mehaničkih uticaja. Polistiren se koristi svuda. Na primjer, dobro se pokazao kao strukturalni i električni izolacijski materijal. Koristi se u elektrotehnici i radiotehnici.
8. Vjerovatno najpoznatiji polimer za nas je polietilen. Materijal pokazuje otpornost kada je izložen agresivnom okruženju, apsolutno ne propušta vlagu. Ako je ambalaža izrađena od polietilena, ne možete se bojati da će se sadržaj pokvariti pod utjecajem jakihkiša. Polietilen je takođe dielektrik. Njegova primjena je široka. Od nje se izrađuju cijevne konstrukcije, razni elektro proizvodi, izolacijska folija, omoti za kablove telefonskih i dalekovoda, dijelovi za radio i drugu opremu.
9. PVC je visokopolimerni materijal. Sintetički je i termoplastičan. Ima strukturu molekula koje su asimetrične. Gotovo ne propušta vodu i izrađuje se presovanjem sa štancanjem i kalupovanjem. Polivinil hlorid se najčešće koristi u elektroindustriji. Na njegovoj osnovi izrađuju se razna termoizolaciona creva i creva za hemijsku zaštitu, baterije, izolacione navlake i brtve, žice i kablovi. PVC je također odlična zamjena za štetno olovo. Ne može se koristiti kao visokofrekventno kolo u obliku dielektrika. A sve zbog činjenice da će u ovom slučaju dielektrični gubici biti visoki. Visoko provodljiv.
