مشخصات. اجسام آمورف

اجسام آمورف

مواد آمورف (جسم)(از یونانی دیگر. ἀ "نه-" و μορφή "نوع، شکل") - حالت متراکم ماده، ساختار اتمی آن دارای نظم کوتاه برد است و نظم دوربرد ندارد، مشخصه ساختارهای کریستالی. برخلاف کریستال ها، مواد بی شکل پایدار با تشکیل چهره های کریستالی جامد نمی شوند و (اگر تحت قوی ترین تأثیر ناهمسانگرد نبودند - مثلاً فشار یا میدان الکتریکی) دارای خواص همسانگردی هستند، یعنی تفاوتی از خود نشان نمی دهند. خواص در جهات مختلف و نقطه ذوب خاصی ندارند: با افزایش دما، مواد بی شکل پایدار به تدریج نرم می شوند و بالاتر از دمای انتقال شیشه ای (Tg) به حالت مایع می روند. موادی با نرخ تبلور بالا، معمولاً دارای ساختار (چند) کریستالی هستند، اما هنگام انجماد به حالت آمورف، به شدت فوق سرد می شوند، پس از حرارت دهی بعدی، کمی قبل از ذوب شدن، تبلور مجدد می یابند (در حالت جامد با انتشار حرارت کم) و سپس ذوب می شوند. مانند پلی کریستال معمولی

آنها با سرعت بالایی از انجماد (خنک شدن) یک مذاب مایع یا با تراکم بخارات روی بستری که به طور قابل توجهی زیر دمای ذوب (نه در حال جوشیدن!) سرد شده است (هر جسمی) به دست می آیند. نسبت سرعت واقعیسرد شدن (dT/dt) و نرخ تبلور مشخصه، نسبت پلی کریستال ها را در حجم آمورف تعیین می کند. نرخ کریستالیزاسیون پارامتری از یک ماده است که به شدت به فشار و دما (به شدت نزدیک به نقطه ذوب) بستگی دارد. و به شدت به پیچیدگی ترکیب بستگی دارد - برای فلزات مرتبه کسری یا ده ها میلی ثانیه. و برای شیشه های در دمای اتاق - صدها و هزاران سال (عینک ها و آینه های قدیمی کدر می شوند).

خواص الکتریکی و مکانیکی مواد آمورف به دلیل عدم وجود ناخالصی‌های تیز و شدیداً آلوده به ناخالصی‌ها (مرزهای) با ترکیب شیمیایی اغلب کاملاً متفاوت، به خصوصیات تک بلورها نسبت به پلی کریستال‌ها نزدیک‌تر است.

خواص غیر مکانیکی حالت های نیمه آمورف معمولاً بین آمورف و کریستالی حد واسط است و همسانگرد است. با این حال، عدم وجود انتقال های بین کریستالی تیز به طور قابل توجهی بر خواص الکتریکی و مکانیکی تأثیر می گذارد و آنها را شبیه به موارد بی شکل می کند.

تحت تأثیرات خارجی، مواد آمورف هم خاصیت ارتجاعی مانند جامدات کریستالی و هم سیالیت مانند یک مایع از خود نشان می دهند. بنابراین با ضربه های کوتاه مدت (ضربه ها) مانند مواد جامد رفتار می کنند و با ضربه ای قوی تکه تکه می شوند. اما با قرار گرفتن در معرض بسیار طولانی (مثلاً کشش)، مواد بی شکل جریان می یابند. به عنوان مثال، رزین (یا قیر، قیر) نیز یک ماده بی شکل است. اگر آن را به قطعات کوچک خرد کنید و ظرف را با جرم به دست آمده پر کنید، پس از مدتی رزین در یک کل واحد ادغام می شود و شکل یک ظرف را به خود می گیرد.

بسته به خواص الکتریکی، فلزات بی شکل، غیر فلزات آمورف و نیمه هادی های آمورف تقسیم می شوند.

همچنین ببینید

(اصطلاح منسوخ)

بنیاد ویکی مدیا 2010 .

ببینید «اجزای آمورف» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

هر چیزی که واقعاً موجود است و بخشی از فضا را اشغال می کند، T فیزیکی نامیده می شود. هر T فیزیکی از ماده تشکیل می شود (رجوع کنید به جوهر) و طبق رایج ترین آموزه ها، یک مجموعه است ... ... فرهنگ لغت دایره المعارفیاف. بروکهاوس و I.A. افرون

فیزیک حالت جامد شاخه ای از فیزیک ماده چگال است که وظیفه آن توصیف خواص فیزیکی جامدات از نقطه نظر ساختار اتمی آنها است. در قرن بیستم پس از کشف مکانیک کوانتومی به شدت توسعه یافت. ... ... ویکی پدیا

شیمی حالت آلی فروخته شده بخشی از شیمی حالت جامد است که انواع جنبه های شیمیایی و فیزیکوشیمیایی جامدات آلی (OTT) به ویژه سنتز، ساختار، خواص، ... ... ویکی پدیا را مطالعه می کند.

فیزیک کریستال ها کریستالوگرافی بلور شبکه کریستال انواع شبکه های کریستالی پراش در کریستال شبکه متقابل ویگنر سیتس سلول منطقه بریلوین فاکتور پایه ساختاری عامل پراکندگی اتمی انواع پیوندها در ... ویکی پدیا

شاخه ای از فیزیک که به مطالعه ساختار و خواص جامدات می پردازد. داده های علمی در مورد ریزساختار مواد جامدو در مورد فیزیکی و خواص شیمیاییاتم های تشکیل دهنده آنها برای توسعه مواد و وسایل فنی جدید ضروری هستند. فیزیک ... ... دایره المعارف کولیر

- (شیمی حالت جامد)، بخش فیزیک. شیمی، مطالعه ساختار، svva و روشهای بدست آوردن جامد در c. X. t. t. با فیزیک حالت جامد، کریستالوگرافی، کانی شناسی، فیزیکی مرتبط است. شیمی مکانیک، مکانیک شیمی، شیمی پرتو، ... دایره المعارف شیمی

شیمی حالت جامد شاخه ای از شیمی است که مطالعه می کند جنبه های مختلفمواد فاز جامد، به ویژه، سنتز، ساختار، خواص، کاربردها و غیره آنها.

- (ISSP RAS) نام بین المللی موسسه فیزیک حالت جامد، RAS تاسیس 1963 عضو مدیر. K. V. ... ویکی پدیا

مؤسسه فیزیک حالت جامد RAS (ISSP RAS) نام بین‌المللی مؤسسه فیزیک حالت جامد، RAS در 15 فوریه 1963 تأسیس شد. عضو مدیر. تصحیح RAS V.V. کوئدر ... ویکی پدیا

همراه با جامدات کریستالی، جامدات آمورف نیز وجود دارد. اجسام آمورف بر خلاف کریستال ها نظم دقیقی در آرایش اتم ها ندارند. فقط نزدیکترین اتمها - همسایگان - به ترتیبی مرتب شده اند. ولی

در تمام جهات عنصر ساختاری مشابهی که مشخصه کریستال هاست، در اجسام آمورف وجود ندارد.

اغلب یک ماده می تواند هم در حالت بلوری و هم در حالت بی شکل باشد. به عنوان مثال، کوارتز می تواند به دو شکل کریستالی و آمورف (سیلیس) باشد. شکل کریستالی کوارتز را می توان به صورت شماتیک به صورت شبکه ای از شش ضلعی های منظم نشان داد (شکل 77، a). ساختار بی شکل کوارتز نیز به شکل شبکه است، اما شکل نامنظم. همراه با شش ضلعی، شامل پنج ضلعی و هفت ضلعی است (شکل 77، ب).

خواص اجسام بی شکلهمه اجسام آمورف همسانگرد هستند: آنها مشخصات فیزیکیدر همه جهات یکسان هستند اجسام آمورف شامل شیشه، بسیاری از پلاستیک ها، رزین، رزین، آب نبات قند و غیره می باشد.

تحت تأثیرات خارجی، اجسام آمورف هم خاصیت ارتجاعی مانند جامدات و هم سیالیت مانند مایعات از خود نشان می دهند. با ضربه های کوتاه مدت (ضربه ها) مانند یک جسم جامد رفتار می کنند و با ضربه ای قوی تکه تکه می شوند. اما با نوردهی بسیار طولانی، اجسام بی شکل جریان می یابند. بنابراین، برای مثال، یک تکه رزین به تدریج روی یک سطح جامد پخش می شود. اتم‌ها یا مولکول‌های اجسام آمورف، مانند مولکول‌های مایع، زمان مشخصی از «زندگی ته‌نشین» دارند - زمان نوسانات حول موقعیت تعادل. اما بر خلاف مایعات، زمان بسیار طولانی دارند. از این نظر، اجسام آمورف به اجسام کریستالی نزدیک هستند، زیرا پرش اتم ها از یک موقعیت تعادلی به موقعیت دیگر به ندرت رخ می دهد.

در دماهای پایین، اجسام آمورف از نظر خواص شبیه اجسام جامد هستند. آنها تقریباً هیچ سیالیتی ندارند، اما با افزایش دما، به تدریج نرم می شوند و خواص آنها بیشتر و بیشتر به مایعات نزدیک می شود. این به این دلیل است که با افزایش دما، جهش اتم ها از یک موقعیت به تدریج بیشتر می شود.

تعادل به دیگری اجسام آمورف بر خلاف اجسام کریستالی نقطه ذوب خاصی ندارند.

فیزیک حالت جامدتمام خواص جامدات (بلور و بی شکل) را می توان بر اساس دانش ساختار اتمی و مولکولی آنها و قوانین حرکت مولکول ها، اتم ها، یون ها و الکترون های سازنده جامدات توضیح داد. مطالعات مربوط به خواص جامدات در یک منطقه بزرگ از فیزیک مدرن - فیزیک حالت جامد متحد شده است. توسعه فیزیک حالت جامد عمدتاً توسط نیازهای فناوری تحریک می شود. تقریباً نیمی از فیزیکدانان جهان در زمینه فیزیک حالت جامد کار می کنند. البته، بدون دانش عمیق از سایر شاخه های فیزیک، دستاوردها در این زمینه غیرقابل تصور است.

1. اجسام کریستالی چه تفاوتی با اجسام آمورف دارند؟ 2. ناهمسانگردی چیست؟ 3. نمونه هایی از اجسام تک کریستالی، چند کریستالی و آمورف را ذکر کنید. 4. دررفتگی لبه چه تفاوتی با انواع پیچ دارد؟

برخلاف جامدات کریستالی، نظم دقیقی در آرایش ذرات در یک جسم بی شکل وجود ندارد.

اگرچه جامدات آمورف می توانند شکل خود را حفظ کنند، شبکه کریستالیندارند. مقداری نظم فقط برای مولکول ها و اتم های واقع در همسایگی مشاهده می شود. این دستور نامیده می شود سفارش کوتاه برد . در همه جهات تکرار نمی شود و مانند اجسام کریستالی در فواصل طولانی حفظ نمی شود.

نمونه هایی از اجسام آمورف عبارتند از: شیشه، کهربا، رزین های مصنوعی، موم، پارافین، پلاستیکین و غیره.

ویژگی های اجسام بی شکل

اتم ها در اجسام آمورف در اطراف نقاطی که به طور تصادفی قرار دارند در نوسان هستند. بنابراین ساختار این اجسام شبیه ساختار مایعات است. اما ذرات موجود در آنها تحرک کمتری دارند. زمان نوسان آنها در اطراف موقعیت تعادل طولانی تر از مایعات است. پرش اتم ها به موقعیت دیگری نیز بسیار کمتر اتفاق می افتد.

جامدات کریستالی هنگام گرم شدن چگونه رفتار می کنند؟ آنها شروع به ذوب شدن در یک معین می کنند نقطه ذوب. و برای مدتی به طور همزمان در جامد و حالت مایعتا زمانی که همه مواد ذوب شوند.

اجسام آمورف نقطه ذوب خاصی ندارند. . وقتی گرم می شوند، ذوب نمی شوند، اما به تدریج نرم می شوند.

یک تکه پلاستیک را نزدیک دستگاه گرمایش قرار دهید. بعد از مدتی نرم می شود. این بلافاصله اتفاق نمی افتد، بلکه در یک دوره زمانی مشخص می شود.

از آنجایی که خواص اجسام آمورف شبیه به مایعات است، به عنوان مایعات فوق سرد با ویسکوزیته بسیار بالا (مایعات جامد) در نظر گرفته می شوند. در شرایط عادی، آنها نمی توانند جریان داشته باشند. اما هنگامی که گرم می شود، جهش اتم ها در آنها بیشتر اتفاق می افتد، ویسکوزیته کاهش می یابد و اجسام آمورف به تدریج نرم می شوند. هر چه دما بیشتر باشد، ویسکوزیته کمتر می شود و به تدریج جسم آمورف به مایع تبدیل می شود.

شیشه معمولی یک جسم آمورف جامد است. از ذوب اکسید سیلیکون، سودا و آهک به دست می آید. مخلوط را تا دمای 1400 درجه سانتیگراد گرم کنید، یک جرم زجاجیه مایع به دست آورید. وقتی شیشه مایع سرد شود، مانند اجسام کریستالی جامد نمی شود، بلکه به صورت مایع باقی می ماند که ویسکوزیته آن افزایش می یابد و سیالیت آن کاهش می یابد. در شرایط عادی، به عنوان یک جسم جامد به نظر می رسد. اما در واقع این مایعی است که ویسکوزیته و سیالیت بسیار بالایی دارد، آنقدر کوچک که به سختی می توان آن را با فوق حساس ترین ابزار تشخیص داد.

حالت آمورف ماده ناپایدار است. با گذشت زمان از حالت آمورف به تدریج به حالت کریستالی تبدیل می شود. این فرآیند در مواد مختلف با سرعت های متفاوتی انجام می شود. ما می بینیم که کریستال های شکر چگونه آب نبات های شکر را می پوشانند. این کار زمان زیادی نمی برد.

و برای اینکه کریستال ها در شیشه معمولی تشکیل شوند باید زمان زیادی بگذرد. در طول تبلور، شیشه استحکام، شفافیت خود را از دست می دهد، کدر می شود و شکننده می شود.

ایزوتروپی اجسام آمورف

در جامدات کریستالی، خواص فیزیکی در جهات مختلف متفاوت است. و در اجسام بی شکل از همه جهات یکسان هستند. این پدیده نامیده می شود همسانگردی .

یک جسم بی شکل به طور یکسان جریان الکتریسیته و گرما را در همه جهات هدایت می کند و نور را به یک اندازه می شکند. صدا همچنین در اجسام بی شکل در همه جهات به طور یکسان منتشر می شود.

از خواص مواد آمورف استفاده می شود فن آوری های مدرن. آلیاژهای فلزی که ساختار کریستالی ندارند و جامدات آمورف هستند، مورد توجه خاص هستند. نامیده می شوند شیشه های فلزی . خواص فیزیکی، مکانیکی، الکتریکی و سایر خواص آنها با خواص مشابه فلزات معمولی برای بهتر شدن متفاوت است.

بنابراین، در پزشکی از آلیاژهای آمورف استفاده می شود که استحکام آن از تیتانیوم بیشتر است. از آنها برای ساختن پیچ ها یا صفحاتی که استخوان های شکسته را به هم متصل می کنند استفاده می شود. بر خلاف بست های تیتانیوم، این ماده به تدریج از بین می رود و به مرور زمان با مواد استخوانی جایگزین می شود.

آلیاژهای با مقاومت بالا در ساخت ابزارهای برش فلز، اتصالات، فنرها و قطعات مکانیزم استفاده می شوند.

یک آلیاژ آمورف با نفوذپذیری مغناطیسی بالا در ژاپن ساخته شده است. با استفاده از آن در هسته های ترانسفورماتور به جای ورق های فولادی ترانسفورماتور بافت دار، تلفات جریان گردابی را می توان تا 20 برابر کاهش داد.

فلزات آمورف دارند خواص منحصر به فرد. آنها را مواد آینده می نامند.

وزارت آموزش و پرورش

فیزیک 8 کلاس

گزارش در مورد موضوع:

«جسم های بی شکل. ذوب اجسام بی شکل.»

دانش آموز کلاس هشتم "ب":

2009

اجسام بی شکل

بیایید یک آزمایش انجام دهیم. ما به یک تکه پلاستیک، یک شمع استیرین و یک شومینه برقی نیاز داریم. پلاستیکین و یک شمع را در فواصل مساوی از شومینه قرار دهید. پس از مدتی مقداری از استئارین ذوب می شود (مایع می شود) و مقداری به شکل یک قطعه جامد باقی می ماند. پلاستیک در همان زمان فقط کمی نرم می شود. پس از مدتی، تمام استئارین ذوب می شود و پلاستیکین به تدریج روی سطح میز "اصلاح" می شود و بیشتر و بیشتر نرم می شود.

بنابراین، اجسامی هستند که وقتی ذوب می شوند، نرم نمی شوند، بلکه بلافاصله از حالت جامد به مایع تبدیل می شوند. در حین ذوب چنین اجسامی همیشه می توان مایع را از قسمت هنوز ذوب نشده (جامد) بدن جدا کرد. این اجساد هستند کریستالیجامداتی نیز وجود دارد که با حرارت دادن به تدریج نرم می شوند و سیال تر می شوند. برای چنین اجسامی نمی توان دمایی را که در آن به مایع تبدیل می شوند (ذوب) مشخص کرد. این اجسام نامیده می شوند بی شکل

بیایید آزمایش زیر را انجام دهیم. بیایید یک تکه رزین یا موم را در یک قیف شیشه ای بریزیم و آن را در یک اتاق گرم بگذاریم. پس از حدود یک ماه، معلوم می شود که موم به شکل قیف درآمده و حتی به شکل "جت" از آن خارج می شود (شکل 1). برخلاف کریستال ها که شکل خود را تقریبا برای همیشه حفظ می کنند، اجسام آمورف حتی در دماهای پایین نیز سیال هستند. بنابراین می توان آنها را مایعات بسیار غلیظ و چسبناکی در نظر گرفت.

ساختار اجسام آمورفمطالعات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و همچنین استفاده از اشعه ایکس نشان می دهد که در اجسام آمورف نظم دقیقی در آرایش ذرات آنها وجود ندارد. نگاهی بیندازید، شکل 2 آرایش ذرات را در کوارتز کریستالی، و در سمت راست - در کوارتز بی شکل نشان می دهد. این مواد از همان ذرات تشکیل شده اند - مولکول های اکسید سیلیکون SiO 2.

حالت کریستالی کوارتز در صورتی به دست می آید که کوارتز مذاب به آرامی سرد شود. اگر خنک شدن مذاب سریع باشد، مولکول ها زمان لازم برای "صفحه شدن" در ردیف های منظم را نخواهند داشت و کوارتز بی شکل به دست می آید.

ذرات اجسام بی شکل به طور پیوسته و تصادفی ارتعاش می کنند. احتمال پرش آنها از جایی به مکان دیگر بیشتر از ذرات کریستال است. این با این واقعیت تسهیل می شود که ذرات اجسام بی شکل به یک اندازه متراکم نیستند: بین آنها حفره هایی وجود دارد.

تبلور اجسام آمورفبا گذشت زمان (چند ماه، سال)، مواد آمورف خود به خود به حالت کریستالی تبدیل می شوند. به عنوان مثال، آب نبات قندی یا عسل تازه در یک مکان گرم به تنهایی پس از چند ماه مات می شود. می گویند عسل و نبات «آب نباتی» است. با شکستن آب نبات چوبی یا برداشتن عسل با قاشق، ما واقعاً کریستال های قند حاصل را می بینیم.

تبلور خود به خودی اجسام بی شکل نشان می دهد که حالت کریستالی ماده پایدارتر از حالت آمورف است. نظریه بین مولکولی آن را اینگونه توضیح می دهد. نیروهای بین مولکولی جاذبه و دافعه باعث می شوند که ذرات یک جسم بی شکل عمدتاً به جایی که حفره وجود دارد بپرند. در نتیجه آرایش منظم تری از ذرات نسبت به قبل رخ می دهد، یعنی یک پلی کریستال تشکیل می شود.

ذوب اجسام بی شکل

با افزایش دما، انرژی حرکت نوسانی اتم ها در یک جامد افزایش می یابد و در نهایت لحظه ای فرا می رسد که پیوندهای بین اتم ها شروع به شکستن می کنند. در این حالت جسم جامد به حالت مایع می رود. چنین انتقالی نامیده می شود ذوب شدندر یک فشار ثابت، ذوب در یک دمای کاملاً مشخص رخ می دهد.

مقدار گرمای لازم برای تبدیل یک واحد جرم یک ماده به مایع در نقطه ذوب را گرمای ویژه همجوشی می گویند. λ .

برای ذوب یک ماده متر مقدار حرارت مورد نیاز:

Q = λ m .

فرآیند ذوب اجسام آمورف با ذوب اجسام کریستالی متفاوت است. با افزایش دما، اجسام آمورف به تدریج نرم می شوند، چسبناک می شوند تا زمانی که به مایع تبدیل شوند. اجسام آمورف بر خلاف کریستال ها نقطه ذوب مشخصی ندارند. دمای اجسام آمورف در این حالت به طور مداوم تغییر می کند. این به این دلیل است که در جامدات آمورف، مانند مایعات، مولکول ها می توانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند. هنگامی که گرم می شود، سرعت آنها افزایش می یابد، فاصله بین آنها افزایش می یابد. در نتیجه بدن نرم و لطیف تر می شود تا زمانی که به مایع تبدیل شود. در طول انجماد اجسام آمورف، دمای آنها نیز به طور مداوم کاهش می یابد.

برخلاف جامدات کریستالی، نظم دقیقی در آرایش ذرات در یک جسم بی شکل وجود ندارد.

اگرچه جامدات آمورف می توانند شکل خود را حفظ کنند، اما شبکه کریستالی ندارند. مقداری نظم فقط برای مولکول ها و اتم های واقع در همسایگی مشاهده می شود. این دستور نامیده می شود سفارش کوتاه برد . در همه جهات تکرار نمی شود و مانند اجسام کریستالی در فواصل طولانی حفظ نمی شود.

نمونه هایی از اجسام آمورف عبارتند از: شیشه، کهربا، رزین های مصنوعی، موم، پارافین، پلاستیکین و غیره.

ویژگی های اجسام بی شکل

جامدات کریستالی هنگام گرم شدن چگونه رفتار می کنند؟ آنها شروع به ذوب شدن در یک معین می کنند نقطه ذوب. و مدتی به طور همزمان در حالت جامد و مایع قرار می گیرند تا زمانی که تمام ماده ذوب شود.

اجسام آمورف نقطه ذوب خاصی ندارند. . وقتی گرم می شوند، ذوب نمی شوند، اما به تدریج نرم می شوند.

ایزوتروپی اجسام آمورف

از خواص مواد آمورف در فن آوری های مدرن استفاده می شود. آلیاژهای فلزی که ساختار کریستالی ندارند و جامدات آمورف هستند، مورد توجه خاص هستند. نامیده می شوند شیشه های فلزی . خواص فیزیکی، مکانیکی، الکتریکی و سایر خواص آنها با خواص مشابه فلزات معمولی برای بهتر شدن متفاوت است.

آلیاژهای با مقاومت بالا در ساخت ابزارهای برش فلز، اتصالات، فنرها و قطعات مکانیزم استفاده می شوند.

فلزات آمورف خواص منحصر به فردی دارند. آنها را مواد آینده می نامند.