Szilárd anyagok - problémák megoldása, ellenőrzés
Az anyag szilárd állapotának jellemzői
A természetben megtalálható különböző szilárd anyagok két csoportra oszthatók: kristályos és amorf.
Az anyag kristályos állapotának megkülönböztető jellemzője az anizotrópia - számos fizikai tulajdonság, például a fény terjedésének sebessége, a hővezetőképesség, a rugalmasság modulusa az irányból.
Azokat a szervezeteket, amelyek tulajdonságai azonosak minden irányban, izotrópnak nevezik.
A gázok, a legtöbb folyadék és az amorf szervek izotropikusak.
A kristályok anizotrópiájának oka az atomok rendezett elrendezése, amely egy térbeli rácsot képez. A térbeli rács képviseletéhez szükség van a szomszédos kapcsolatok összekapcsolására, ahol a kristály atomjai középpontjai találhatók. Ezeket a pontokat a kristályrács csomópontjainak nevezik. A rácshelyeken lehetnek egyszeres atomok (2.32. Ábra), és atomok vagy ionok egy csoportja (233. ábra).
Az anizotrópia megmagyarázására elemezzük a kristály szerkezetét. Vegyük például példaként a grafitkristály szerkezetét a 2. ábrán. 2.34.
Az ebben a kristályban lévő szénatomok olyan síkokban helyezkednek el, amelyek egymástól bizonyos távolságra vannak. Az egyik síkban elhelyezkedő atomok közötti távolság kisebb, mint a repülőgépek közötti távolság; így az egyik síkban fekvő atomok közötti kölcsönhatások nagyobbak, mint a különböző síkok közötti kölcsönhatások erősségei. Ezért a grafitkristályt könnyebb elpusztítani az atommagokkal párhuzamos irányban.
Mono- és polikristályok.
A legtöbb szilárd anyag polikristályos; ezek egy kis egyedi kristályok véletlenszerűen orientált kis kristályos szemcsékből (kristályokból) állnak.
Minden egyes kis kristály anizotróp, de mivel a kristályok kaotikusan orientáltak, a polikristályos test egésze izotróp. Ha a monokristályok valamilyen módon bizonyos irányban irányulnak, például hengerléssel, akkor a polikristályos test anizotróp lesz.
A nagy egyszálú kristályokat monokristályoknak nevezik.
Az egy és ugyanazon kémiai elem atomjai különböző tulajdonságokkal rendelkező kristályszerkezeteknek felelnek meg. A szén rétegelt grafit szerkezettel és gyémánt térszerkezettel rendelkezik, amelynek tulajdonságai teljesen más. A vízmolekulák öt különböző kristályszerkezetű jégből állhatnak.
Egy összetétel egyik anyagának tulajdonsága, hogy különböző fizikai tulajdonságokkal rendelkező különböző kristályszerkezeteket alakítson ki, polimorfizmusnak nevezzük.
A kristályos testeket hosszútávú sorrend jellemzi, vagyis a rács helyeinek helyes ismétlését a kristály bármely távolságában.
A kristályos testeken kívül amorf testek is találhatók. Ezek általában szolidaként tekintendők túlhűtött folyadékoknak.
Ha figyelembe vesszük egyes amorf atom, mint a központi test, az atomok legközelebbi kerülnek elhelyezésre egy bizonyos sorrendben, de a távolság a „központi” atom, ebben a sorrendben megbomlik, és a az atomok elrendezése különböző lehet, azaz. E. Véletlenszerűen. Amorf szilárd anyagok, szemben a kristály létezik, csak a rövid távú rendezettséget a relatív pozíciója a szomszédos atomok. Amorf szervek közé tartozik az üveg, műanyag, és így tovább .. a test számos, mint például a kén, glicerin, cukor és így tovább. N. létezhetnek kristályos és amorf állapotban, vagy, mint mondják, üveges formában. A természetben, az amorf állapotban kevésbé gyakori, mint a kristályos.