Corpi amorfi e cristallini, loro proprietà. Corpi amorfi Microscopia elettronica ad alta risoluzione

Spesso i solidi sono corpi che mantengono la loro forma e volume. Tuttavia, da un punto di vista fisico, può essere difficile distinguere tra lo stato solido e quello liquido di una sostanza utilizzando queste caratteristiche.

Una classe speciale di sostanze, che in apparenza possono anche assomigliare a solidi, sono i polimeri.

Polimeri (dal greco polimeri - costituito da molte parti, da poly - molti e meros - parte, parte) - si tratta di composti ad alto peso molecolare, le cui molecole sono costituite da gran numero che ripetono regolarmente e irregolarmente collegamenti identici o diversi.

I polimeri naturali includono gomma naturale, cellulosa, proteine ​​e resine naturali. Esempi di polimeri sintetici sono polistirene, polietilene e poliesteri.

Veramente solidi - questi sono cristalli, uno dei tratti caratteristici che è correttezza del loro aspetto.

Si può solo meravigliarsi della perfezione della forma dei fiocchi di neve e ammirarne la bellezza.

Se una soluzione satura di iposolfito, una sostanza utilizzata in fotografia per fissare le immagini, viene lasciata per diversi giorni in un bagno aperto, sul fondo si formano grossi cristalli, anch'essi di forma abbastanza regolare.

Anche i cristalli hanno la forma corretta sale da cucina, zucchero.

La forma naturale dei cristalli è poliedrica con facce piane e angoli tra loro costanti per ciascuna sostanza.

La forma dei cristalli di sostanze diverse non è la stessa. Ma i cristalli della stessa sostanza possono essere di colori diversi. Ad esempio, i cristalli di quarzo sono incolori, dorati, rosa e lilla pallido. A seconda del colore, ricevono nomi diversi. I cristalli di quarzo, ad esempio, possono essere chiamati cristallo di rocca, cristallo di rocca fumé o ametista. Dal punto di vista del gioielliere, molti cristalli della stessa sostanza possono differire in modo fondamentale. Dal punto di vista del fisico, potrebbe non esserci alcuna differenza tra loro, poiché la stragrande maggioranza delle proprietà dei cristalli multicolori della stessa sostanza sono le stesse.

Le proprietà fisiche di un cristallo non sono determinate dal suo colore, ma da struttura interna. Un esempio molto chiaro di questa affermazione è la differenza in molte proprietà del diamante e della grafite, che hanno la stessa composizione chimica.

Si chiamano cristalli singoli cristalli singoli . Alcune sostanze, come il cristallo di rocca, possono formare cristalli singoli molto grandi, talvolta con forme molto regolari.

Una caratteristica di molti cristalli singoli è anisotropia – differenza nelle proprietà fisiche in diverse direzioni.

L'anisotropia dei cristalli è strettamente correlata alla loro simmetria. Minore è la simmetria del cristallo, più pronunciata è l'anisotropia.

Prendiamo due lastre tagliate da un cristallo di quarzo su piani diversi. Lasciamo cadere la cera sulle piastre e lasciamola indurire, dopodiché tocchiamo le macchie di cera risultanti con un ago caldo. In base alla forma della cera fusa, possiamo concludere che una lastra tagliata da un cristallo su un piano verticale ha una conduttività termica diversa in direzioni diverse.

Se tagli due barre identiche da un grande pezzo di ghiaccio in direzioni reciprocamente perpendicolari, le metti su due supporti e le carichi, le barre si comporteranno diversamente. Un blocco si piegherà lentamente all'aumentare del carico. L'altro manterrà la sua forma fino ad un certo valore di carico e poi si romperà.

Allo stesso modo, possiamo parlare non solo dell'anisotropia della conduttività termica e della resistenza, ma anche di altri fattori termici, meccanici ed elettrici. proprietà ottiche cristalli singoli.

La maggior parte dei solidi lo hanno struttura policristallina , cioè è costituito da molti cristalli disposti in modo casuale e non ha anisotropia delle proprietà fisiche.

Dall'elenco dei segni (proprietà), annotare quelli che si riferiscono ai corpi: termoconduttore, morbido, rotondo, piatto, incolore, legnoso, insolubile, trasparente, gassoso, duro, cristallino, lungo, pesante, ovale, solubile, quadrato , giallo.

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I solidi si dividono in amorfi e cristallini, a seconda della loro struttura molecolare e delle proprietà fisiche.

A differenza dei cristalli, le molecole e gli atomi dei solidi amorfi non formano un reticolo e la distanza tra loro fluttua entro un certo intervallo di distanze possibili. In altre parole, nei cristalli, gli atomi o le molecole sono disposti reciprocamente in modo tale che la struttura formata possa ripetersi in tutto il volume del corpo, fenomeno chiamato ordine a lungo raggio. Nel caso dei corpi amorfi, la struttura delle molecole viene preservata solo rispetto a ciascuna di tali molecole, si osserva uno schema nella distribuzione delle sole molecole vicine: ordine a corto raggio. Un buon esempio presentato di seguito.

I corpi amorfi includono vetro e altre sostanze allo stato vetroso, colofonia, resine, ambra, ceralacca, bitume, cera e materia organica: gomma, cuoio, cellulosa, polietilene, ecc.

Proprietà dei corpi amorfi

Le caratteristiche strutturali dei solidi amorfi conferiscono loro proprietà individuali:

1. La debole fluidità è una delle proprietà più note di tali corpi. Un esempio potrebbero essere le gocce di vetro, che per molto tempo sta nel telaio della finestra.
2. I solidi amorfi non hanno un punto di fusione specifico, poiché il passaggio allo stato liquido durante il riscaldamento avviene gradualmente, attraverso il rammollimento del corpo. Per questo motivo a tali corpi viene applicato il cosiddetto intervallo di temperature di rammollimento.

1. A causa della loro struttura, tali corpi sono isotropi, cioè le loro proprietà fisiche non dipendono dalla scelta della direzione.
2. Una sostanza allo stato amorfo ha un'energia interna maggiore che allo stato cristallino. Per questo motivo i corpi amorfi sono in grado di trasformarsi autonomamente in uno stato cristallino. Questo fenomeno può essere osservato come risultato dell'opacizzazione del vetro nel tempo.

Stato vetroso

In natura esistono liquidi che è praticamente impossibile trasformare allo stato cristallino mediante raffreddamento, poiché la complessità delle molecole di queste sostanze non consente loro di formare un reticolo cristallino regolare. Tali liquidi includono molecole di alcuni polimeri organici.

Tuttavia, con l'aiuto di un raffreddamento rapido e profondo, quasi tutte le sostanze possono trasformarsi in uno stato vetroso. Questo è uno stato amorfo che non ha un reticolo cristallino chiaro, ma può parzialmente cristallizzare su scala di piccoli ammassi. Questo stato della materia è metastabile, cioè persiste in determinate condizioni termodinamiche richieste.

Utilizzando la tecnologia di raffreddamento ad una certa velocità, la sostanza non avrà il tempo di cristallizzare e verrà convertita in vetro. Cioè, maggiore è la velocità di raffreddamento del materiale, minore è la probabilità che cristallizzi. Ad esempio, per produrre bicchieri di metallo, sarà necessaria una velocità di raffreddamento di 100.000 - 1.000.000 Kelvin al secondo.

In natura, la sostanza esiste allo stato vetroso e deriva dal magma vulcanico liquido, con il quale interagisce acqua fredda o l'aria, si raffredda rapidamente. In questo caso la sostanza si chiama vetro vulcanico. Puoi anche osservare il vetro formatosi a seguito della fusione di un meteorite che cade interagendo con l'atmosfera: vetro meteoritico o muffavite.

I solidi sono corpi cristallini e amorfi. Cristallo è il modo in cui veniva chiamato il ghiaccio nei tempi antichi. E poi iniziarono a chiamare il quarzo un cristallo e considerarono questi minerali ghiaccio pietrificato. I cristalli sono naturali e vengono utilizzati nell'industria della gioielleria, nell'ottica, nella radioingegneria e nell'elettronica, come supporto per elementi in strumenti di ultraprecisione, come materiale abrasivo ultraduro.

I corpi cristallini sono caratterizzati da durezza e hanno una posizione rigorosamente regolare nello spazio di molecole, ioni o atomi, con conseguente formazione di un reticolo cristallino periodico tridimensionale (struttura). Esternamente, ciò è espresso da una certa simmetria della forma del corpo solido e dalla sua certezza proprietà fisiche. Nella loro forma esterna, i corpi cristallini riflettono la simmetria inerente all'“impacchettamento” interno delle particelle. Ciò determina l'uguaglianza degli angoli tra le facce di tutti i cristalli costituiti dalla stessa sostanza.

In essi, anche le distanze da centro a centro tra gli atomi vicini saranno uguali (se si trovano sulla stessa linea retta, questa distanza sarà la stessa lungo l'intera lunghezza della linea). Ma per gli atomi che giacciono su una linea retta con una direzione diversa, la distanza tra i centri degli atomi sarà diversa. Questa circostanza spiega l'anisotropia. L'anisotropia è la principale differenza tra corpi cristallini e amorfi.

Più del 90% dei solidi può essere classificato come cristalli. In natura esistono sotto forma di cristalli singoli e policristalli. I monocristalli sono cristalli singoli, le cui facce sono rappresentate da poligoni regolari; Sono caratterizzati dalla presenza di un reticolo cristallino continuo e dall'anisotropia delle proprietà fisiche.

I policristalli sono corpi costituiti da molti piccoli cristalli, “cresciuti insieme” in modo piuttosto caotico. I policristalli sono metalli, zucchero, pietre, sabbia. In tali corpi (ad esempio un frammento di metallo), l'anisotropia di solito non appare a causa della disposizione casuale degli elementi, sebbene l'anisotropia sia caratteristica di un singolo cristallo di questo corpo.

Altre proprietà dei corpi cristallini: temperatura rigorosamente definita (presenza di punti critici), resistenza, elasticità, conducibilità elettrica, conducibilità magnetica, conducibilità termica.

Amorfo: non avendo forma. Ecco come questa parola viene letteralmente tradotta dal greco. I corpi amorfi sono creati dalla natura. Ad esempio, l'ambra, la cera Gli esseri umani sono coinvolti nella creazione di corpi amorfi artificiali: vetro e resine (artificiali), paraffina, plastica (polimeri), colofonia, naftalene, var. non hanno a causa della disposizione caotica delle molecole (atomi, ioni) nella struttura del corpo. Pertanto, per qualsiasi corpo amorfo sono isotropi, uguali in tutte le direzioni. Per i corpi amorfi non esiste un punto di fusione critico; si ammorbidiscono gradualmente quando riscaldati e si trasformano in liquidi viscosi. Ai corpi amorfi viene assegnata una posizione intermedia (di transizione) tra liquidi e corpi cristallini: a basse temperature si induriscono e diventano elastici, inoltre possono dividersi in pezzi informi all'impatto. A alte temperature questi stessi elementi esibiscono plasticità, diventando liquidi viscosi.

Ora sai cosa sono i corpi cristallini!

Corpi naturali e artificiali. Sai già che esiste una distinzione tra natura vivente e non vivente. Utilizzando la fig. 9, nominare i corpi della natura vivente e inanimata.

Oltre ai corpi naturali, ci sono anche corpi artificiali creati dall'uomo. Ad esempio, durante il giorno la stanza è illuminata dal corpo naturale del sole e la sera utilizziamo corpi artificiali: una lampada da tavolo o un lampadario. Mari e fiumi sono corpi naturali, ma una piscina e uno stagno sono creati dall'uomo. Differiscono per forma, dimensione, peso, volume.

Riso. 9. Natura viva e inanimata

Caratteristiche del telefono Queste caratteristiche consentono di distinguere tra corpi. D'accordo, è difficile confondere un libro di testo scolastico e un uovo di gallina, poiché hanno forme diverse. Libro di testo: un corpo dalla forma corretta. Puoi misurarne la lunghezza, la larghezza e l'altezza. Misurare le dimensioni uovo di gallina impossibile, perché questo corpo ha forma irregolare.

Quando descriviamo le montagne, diciamo che questi corpi di natura inanimata sono di grandi dimensioni, il che non si può dire di una spiga di grano.

Acqua allo stato solido, liquido e gassoso

Non è necessario pesare un'anguria e una ciliegia per determinare con precisione che l'anguria è molto più pesante. Peso- Questa è un'altra caratteristica dei corpi.

I corpi possono anche essere caratterizzati dal volume. Un secchio ha un volume significativamente maggiore di una tazza. Volume corporeo forma rettangolare determinato moltiplicando il valore della sua lunghezza, larghezza e altezza. Per misurare il volume di un corpo di forma irregolare è necessario immergerlo nell'acqua. Il volume del corpo è uguale al volume dell'acqua spostata dal corpo.

Caratteristiche dei corpi- questi sono i segni con cui differiscono. Le caratteristiche dei corpi includono forma, dimensione, peso, volume. Le dimensioni lineari, la massa e il volume dei corpi vengono misurati utilizzando strumenti.

Quando si caratterizzano i corpi, prestare attenzione al loro stato di aggregazione. Distinguere solido, liquido, gas Un centesimo è un solido, la rugiada è un liquido e l'aria è un gas. I corpi della natura sono prevalentemente solidi.

La forma dei corpi viene percepita visivamente, cioè attraverso la visione. Utilizzando la fig. 10, prova a confrontare i corpi per forma e dimensione. Materiale dal sito

Descrizione del corpo secondo il progetto. Utilizzando le caratteristiche, i corpi possono essere descritti secondo il piano: 1) forma; 2) dimensioni; 3) massa; 4) volume. Descriviamo le carote secondo questo piano, misurandone prima la lunghezza (12 cm) e la massa (100 g). Per determinare il volume è necessario immergere le carote in un cilindro graduato con acqua (Fig. 11). Ricordiamo innanzitutto gli indicatori del volume d'acqua sulla scala del cilindro prima di immergere le carote e poi dopo l'immersione. La differenza di volume sarà il volume delle carote. In questo esempio sono circa 30 ml.

Queste misurazioni consentono di caratterizzare le carote come segue: un corpo di forma irregolare lungo 12 cm, del peso di 100 g e del volume di 30 ml.

Utilizzando le stesse caratteristiche, puoi confrontare in modo indipendente diversi corpi naturali e artificiali.

Utilizzando le dimensioni, la massa, la forma e il volume dei corpi, non solo puoi descrivere un corpo, ma anche confrontarlo con altri.

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