행성 지구에 존재하는 모든 물체가 결정 구조를 가지고 있는 것은 아니라는 점을 기억해야 합니다. 규칙에 대한 예외를 "무정형 몸체"라고 합니다. 그들은 어떻게 다릅니 까? 이 용어(무정형)의 번역을 기반으로 이러한 물질은 형태나 모양이 다른 물질과 다르다고 가정할 수 있습니다. 우리는 소위 결정 격자의 부재에 대해 이야기하고 있습니다. 얼굴이 나타나는 분할 과정은 발생하지 않습니다. 무정형 물체는 또한 의존하지 않는다는 점에서 다릅니다. 환경, 그리고 그들의 속성은 일정합니다. 이러한 물질을 등방성이라고 합니다.
에서 학교 과정물리학자들은 무정형 물질이 원자가 무질서하게 배열된 구조를 가지고 있음을 기억할 수 있습니다. 인접한 구조물만이 특정 장소를 가질 수 있으며, 이러한 배치가 강제됩니다. 그러나 여전히 결정으로 유추하면 무정형 몸체에는 분자와 원자의 엄격한 순서가 없습니다 (물리학에서는이 속성을 "장거리 순서"라고 함). 연구 결과 이들 물질은 구조상 액체와 유사하다는 사실이 밝혀졌다.
일부 몸체(예를 들어 공식이 SiO 2인 이산화규소를 사용할 수 있음)는 동시에 비정질 상태일 수 있고 결정 구조를 가질 수 있습니다. 첫 번째 버전의 석영은 불규칙한 격자 구조를 가지며 두 번째 버전은 정육각형입니다.
위에서 언급한 바와 같이 비정질체에는 결정 격자가 없습니다. 그들의 원자와 분자는 짧은 범위의 배치 순서를 가지며, 이것이 이러한 물질의 첫 번째 특징적인 속성입니다.
이 신체에는 유동성이 없습니다. 물질의 두 번째 속성을 더 잘 설명하기 위해 밀랍을 예로 들어 설명할 수 있습니다. 깔때기에 물을 부으면 단순히 물이 쏟아지는 것은 비밀이 아닙니다. 다른 유체 물질도 마찬가지입니다. 그리고 무정형 몸체의 특성으로 인해 그러한 "속임수"를 수행할 수 없습니다. 왁스를 깔때기에 넣으면 먼저 표면에 퍼진 다음 배수가 시작됩니다. 이것은 물질의 분자가 주요 위치 없이 하나의 평형 위치에서 완전히 다른 위치로 점프한다는 사실 때문입니다.
녹는 과정에 대해 이야기 할 시간입니다. 비정질 물질은 용융이 시작되는 특정 온도가 없다는 점을 기억해야 합니다. 도가 올라갈수록 몸은 점차 부드러워지다가 액체로 변한다. 물리학자들은 항상 이 과정이 시작되는 온도가 아니라 해당 용융 온도 범위에 초점을 맞춥니다.
위에서 이미 언급했습니다. 비정질 물체는 등방성입니다. 즉, 장소에 머무르는 조건이 다르더라도 모든 방향의 속성은 변경되지 않습니다.
적어도 한 번은 모든 사람이 일정 시간이 지나면 안경이 흐려지기 시작하는 것을 관찰했습니다. 비정질체의 이러한 특성은 증가된 내부 에너지와 관련이 있습니다(결정보다 몇 배 더 큽니다). 이 때문에 이러한 물질은 자체적으로 쉽게 결정 상태가 될 수 있습니다.
일정 시간이 지나면 모든 무정형 물체는 결정 상태가 됩니다. 이것은 사람의 일상 생활에서 볼 수 있습니다. 예를 들어 막대사탕이나 꿀을 몇 달 동안 그대로 두면 둘 다 투명도를 잃었다는 것을 알게 될 것입니다. 평범한 사람은 그냥 설탕에 절인 것이라고 말할 것입니다. 실제로 몸을 부수면 설탕 결정의 존재를 볼 수 있습니다.
따라서 이에 대해 말하자면, 다른 상태로의 자발적 변환은 비정질 물질이 불안정하다는 사실에 기인한다는 점을 명확히 할 필요가 있습니다. 크리스탈과 비교하면 후자가 몇 배 더 "강력하다"는 것을 이해할 수 있습니다. 그 사실은 분자간 이론 덕분에 설명될 수 있다. 그녀에 따르면 분자는 한 곳에서 다른 곳으로 끊임없이 점프하여 빈 공간을 채웁니다. 시간이 지남에 따라 안정적인 결정 격자가 형성됩니다.
무정형 물체가 녹는 과정은 온도가 상승하면 원자 사이의 모든 결합이 무너지는 순간입니다. 그러면 물질이 액체로 변합니다. 녹는 조건이 압력이 전체 기간 동안 동일하다면 온도도 고정되어야 합니다.
자연에는 액정 구조를 가진 물체가 있습니다. 그들은 일반적으로 나열됩니다 유기물, 그들의 분자는 필라멘트 모양을 가지고 있습니다. 그 시체들 문제의, 액체와 결정의 특성, 즉 유동성과 이방성을 가지고 있습니다.
이러한 물질에서 분자는 서로 평행하지만 분자 사이에는 고정되지 않은 거리가 있습니다. 그들은 끊임없이 움직이지만 방향을 바꾸려는 경향이 없으므로 끊임없이 한 위치에 있습니다.
비정질 금속은 일반인에게 금속 유리로 더 잘 알려져 있습니다.
1940년으로 거슬러 올라가면, 과학자들은 이러한 신체의 존재에 대해 이야기하기 시작했습니다. 그럼에도 불구하고 진공 증착으로 특별히 얻은 금속에는 결정 격자가 없다는 것이 알려졌습니다. 그리고 불과 20년 후에 이러한 유형의 첫 번째 유리가 생산되었습니다. 특별한 주의그것은 과학자들을 일으키지 않았습니다. 그리고 10년이 지나서야 미국과 일본의 전문가들이 그것에 대해 이야기하기 시작했고, 그 다음에는 한국과 유럽의 전문가들이 그것에 대해 이야기하기 시작했습니다.
비정질 금속은 점도가 다르기 때문에 충분히 높은 레벨부식에 대한 강도와 저항.
결정질 고체와 달리 비정질체의 입자 배열에는 엄격한 순서가 없습니다.
무정형 고체는 모양을 유지할 수 있지만 결정 격자는 없습니다. 이웃에 위치한 분자와 원자에 대해서만 일부 규칙성이 관찰됩니다. 이 주문은 단거리 주문 . 그것은 모든 방향으로 반복되지 않으며 결정체에서와 같이 장거리에 걸쳐 보존되지 않습니다.
비정질체의 예로는 유리, 호박색, 인공수지, 왁스, 파라핀, 플라스틱 등
무정형 물체의 원자는 무작위로 위치한 지점 주위를 진동합니다. 따라서 이러한 몸체의 구조는 액체의 구조와 유사합니다. 그러나 그 안의 입자는 덜 움직입니다. 평형 위치 주변의 진동 시간은 액체보다 길다. 다른 위치로의 원자 점프도 훨씬 덜 자주 발생합니다.
고체는 가열될 때 어떻게 행동합니까? 결정체? 그들은 특정 시점에서 녹기 시작합니다. 녹는 점. 그리고 얼마 동안 그들은 모든 물질이 녹을 때까지 동시에 고체 및 액체 상태입니다.
비정질체는 특정 녹는점이 없습니다. . 가열하면 녹지 않고 점차 부드러워집니다.
플라스틱 조각을 가까이에 두십시오. 히터. 잠시 후 부드러워집니다. 이것은 즉시 발생하는 것이 아니라 일정 기간 동안 발생합니다.
비정질체의 성질은 액체의 성질과 유사하기 때문에 점도가 매우 높은 과냉각 액체(응고액체)로 간주된다. ~에 정상적인 조건그들은 흐를 수 없습니다. 그러나 가열되면 원자 점프가 더 자주 발생하고 점도가 감소하며 비정질 몸체가 점차 부드러워집니다. 온도가 높을수록 점도가 낮아지고 비정질체는 점차 액체가 됩니다.
일반 유리는 단단한 무정형 몸체입니다. 산화 규소, 소다 및 석회를 녹여 얻습니다. 혼합물을 약 섭씨 1400도까지 가열하면 액체 유리질 덩어리가 생깁니다. 식힐 때 액체 유리결정체처럼 응고되지 않고 액체로 남아 점도가 증가하고 유동성이 감소합니다. 일반적인 조건에서 그것은 우리에게 단단한 물체로 보입니다. 그러나 사실 그것은 엄청난 점도와 유동성을 가진 액체이며, 너무 작아서 가장 민감한 기기로도 거의 구별할 수 없습니다.
물질의 무정형 상태는 불안정합니다. 시간이 지남에 따라 비정질 상태에서 점차 결정질 상태로 변합니다. 이 과정은 다른 물질아 통과 다른 속도. 우리는 설탕 결정이 설탕 사탕을 어떻게 덮는지 봅니다. 시간이 많이 걸리지 않습니다.
그리고 일반 유리에 결정이 형성되기 위해서는 많은 시간이 필요합니다. 결정화 과정에서 유리는 강도와 투명성을 잃고 흐려지고 부서지기 쉽습니다.
결정성 고체에서 물리적 특성다르다 서로 다른 방향. 그리고 무정형 몸체에서는 모든 방향에서 동일합니다. 이 현상을 등방성 .
무정형 물체는 전기와 열을 모든 방향으로 동일하게 전도하고 빛을 동일하게 굴절시킵니다. 소리는 또한 무정형 물체에서 모든 방향으로 동일하게 전파됩니다.
비정질 물질의 특성은 현대 기술. 특히 흥미로운 것은 결정 구조를 갖지 않고 무정형 고체인 금속 합금입니다. 그들 불리는 금속 안경 . 그들의 물리적, 기계적, 전기적 및 기타 특성은 기존 금속의 유사한 특성과 더 나은 점에서 다릅니다.
따라서 의학에서는 강도가 티타늄을 초과하는 비정질 합금이 사용됩니다. 부러진 뼈를 연결하는 나사나 판을 만드는 데 사용됩니다. 티타늄 패스너와 달리 이 소재는 점차 분해되어 시간이 지남에 따라 뼈 소재로 대체됩니다.
고강도 합금은 금속 절삭 공구, 피팅, 스프링 및 메커니즘 부품 제조에 사용됩니다.
투자율이 높은 비정질 합금이 일본에서 개발되었습니다. 조직화된 변압기 강판 대신 변압기 코어에 사용하면 와전류 손실을 20배까지 줄일 수 있습니다.
비정질 금속은 독특한 속성. 미래의 소재라고 합니다.
고체는 모양과 부피가 일정하다는 특징이 있으며 결정질과 비정질로 나뉩니다.
각자에게 화학적인결정 상태에 있는 는 특정에 해당합니다. 크리스탈 셀, 결정의 물리적 특성을 지정합니다.
알고 계셨나요?
수년 전 St. Petersburg의 난방되지 않은 창고 중 하나에는 반짝이는 흰색 백랍 단추가 많이있었습니다. 그리고 갑자기 그들은 어두워지기 시작했고 광택을 잃고 가루로 부서졌습니다. 며칠 만에 버튼 산더미가 회색 가루 더미로 변했습니다. "틴 전염병"- 그래서 그들은 이것을 흰 주석의 "질병"이라고 불렀습니다.
그리고 이것은 주석 결정의 원자 순서를 재배열한 것입니다. 흰색 품종에서 회색 품종으로 변하는 주석은 가루로 부서집니다.
흰색 주석과 회색 주석은 모두 주석 결정체이지만 저온에서는 결정 구조가 변하고 결과적으로 물질의 물리적 특성이 변합니다.
결정은 가질 수 있습니다 다른 모양평평한 모서리에 의해 제한됩니다.
자연에는 다음이 있습니다.
ㅏ) 단결정- 이들은 정다각형 모양을 가지며 연속적인 결정 격자를 갖는 단일 균질 결정입니다.
소금 단결정:
비) 다결정- 이들은 작고 무작위로 배열된 결정이 융합된 결정체입니다.
대부분의 고체는 다결정 구조(금속, 돌, 모래, 설탕)를 가지고 있습니다.
비스무트 다결정:
결정의 이방성
크리스탈에는 이방성- 결정 내부 방향에 대한 물리적 특성(기계적 강도, 전기 전도성, 열 전도성, 빛의 굴절 및 흡수, 회절 등)의 의존성.
비등방성은 주로 단결정에서 관찰된다.
다결정(예: 큰 금속 조각)에서 이방성은 일반적인 상태에서 나타나지 않습니다.
다결정은 다음으로 구성됩니다. 큰 수작은 결정립. 그들 각각은 이방성을 갖지만 배열의 무작위성으로 인해 다결정체는 전체적으로 이방성을 잃습니다.
모든 결정질 물질은 엄격하게 정의된 온도에서 녹고 결정화됩니다. 녹는 점: 철 - 1530 °, 주석 - 232 °, 석영 - 1713 °, 수은 - 마이너스 38 °.
입자는 녹기 시작하는 경우에만 결정의 배열 순서를 방해할 수 있습니다.
입자의 순서가 있는 한 결정 격자가 있습니다. 결정이 있습니다. 입자의 구조가 교란되었습니다. 즉, 결정이 녹아서 액체로 바뀌거나 증발하여 증기로 바뀌는 것을 의미합니다.
비정질체는 원자와 분자(유리, 수지, 호박, 로진)의 배열에 엄격한 순서가 없습니다.
암페어체에는 등방성- 물리적 특성은 모든 방향에서 동일합니다.
외부 영향을 받으면 비정질 물체가 나타납니다. 동시에탄성 특성(충격 시 고체와 같은 조각으로 부서짐) 및 유동성(at 장기간 노출액체처럼 흐른다)
~에 저온속성상 비정질체는 고체와 유사하며, 고온점성이 매우 높은 액체입니다.
비정질체 특정 융점이 없다, 따라서 결정화 온도.
가열하면 점차 부드러워집니다.
무정형 몸체 중간 위치결정질 고체와 액체 사이.
동체그것은 결정형과 비결정형 모두에서 발견될 수 있습니다.
물질의 액체 용융물에서 입자는 완전히 무작위로 움직입니다.
예를 들어 설탕이 녹으면 다음과 같습니다.
1. 용융물이 천천히 침착하게 응고되면 입자가 고른 줄로 모이고 결정이 형성됩니다. 이것은 과립 설탕 또는 덩어리 설탕을 얻는 방법입니다.
2. 냉각이 매우 빠르게 발생하면 입자가 규칙적인 줄로 쌓일 시간이 없으며 용융물이 비결정질로 응고됩니다. 그래서 녹인 설탕을 넣으면 차가운 물또는 매우 차가운 접시에서 설탕 사탕, 비정질 설탕이 형성됩니다.
기이!
시간이 지남에 따라 비결정질 물질이 "다시 태어나"거나 더 정확하게는 결정화되어 그 안의 입자가 규칙적인 줄로 모입니다.
다른 물질에 대한 기간 만 다릅니다. 설탕의 경우 몇 개월이고 돌의 경우 수백만 년입니다.
롤리팝을 2~3개월 동안 조용히 두면 느슨한 껍질로 덮일 것입니다. 돋보기로 보세요. 이것은 작은 설탕 결정입니다. 비정질 설탕에서 결정이 자라기 시작했습니다. 몇 달 더 기다리면 크러스트뿐만 아니라 전체 막대 사탕이 결정화됩니다.
일반 유리창도 결정화될 수 있습니다. 아주 오래된 유리는 작은 불투명 결정 덩어리가 형성되기 때문에 때때로 완전히 흐려집니다.
유리 공장에서는 때때로 용광로, 즉 결정질 유리 블록에 "염소"가 형성됩니다. 이 크리스탈 유리는 매우 내구성이 강해서 용광로에서 완고한 "염소"를 제거하는 것보다 용광로를 파괴하는 것이 더 쉽습니다.
이를 연구한 과학자들은 내구성이 뛰어난 새로운 유리 소재인 유리-세라믹을 만들었습니다. 이것은 유리의 벌크 결정화 결과로 얻은 유리-세라믹 재료입니다.
궁금한!
다른 결정 형태가있을 수 있습니다 동체.
예를 들어, 탄소.
석묵결정질 탄소이다. 흑연은 가볍게 눌렀을 때 종이에 표시를 남기는 연필 줄기를 만드는 데 사용됩니다. 흑연의 구조는 층을 이루고 있습니다. 흑연 층은 쉽게 미끄러지므로 글을 쓸 때 흑연 조각이 종이에 달라붙습니다.
그러나 또 다른 형태의 결정질 탄소가 있습니다. 다이아몬드.
"무정형"이라는 용어는 그리스어에서 문자 그대로 "형태가 아님", "형태가 아님"으로 번역됩니다. 이러한 물질은 결정 구조가 없으며 결정면의 형성과 함께 분할되지 않습니다. 일반적으로 무정형 몸체는 등방성입니다. 즉, 물리적 특성이 외부 영향의 방향에 의존하지 않습니다.
특정 기간(개월, 주, 일) 내에 개별 무정형 물체는 자발적으로 결정 상태로 전환될 수 있습니다. 예를 들어, 꿀이나 설탕 사탕이 시간이 지나면 투명도를 잃는 것을 관찰할 수 있습니다. 이러한 경우 일반적으로 제품이 "설탕"이라고합니다. 동시에 설탕에 절인 꿀을 숟가락으로 퍼내거나 막대 사탕을 부수면 이전에 무정형 형태로 존재했던 형성된 설탕 결정을 실제로 관찰 할 수 있습니다.
이러한 물질의 자발적인 결정화는 상태의 안정성 정도가 다르다는 것을 나타냅니다. 따라서 무정형 몸체는 덜 안정적입니다.
모든 고체가 결정은 아닙니다. 많은 무정형 몸체가 있습니다.
비정질체는 원자 배열에 엄격한 순서가 없습니다. 가장 가까운 원자만 - 이웃은 어떤 순서로 위치합니다. 그러나 비정질체의 결정의 특징인 구조의 동일한 요소의 모든 방향에서 엄격한 방향이 없습니다.
종종 동일한 물질이 결정 상태와 무정형 상태 모두에 있을 수 있습니다. 예를 들어, 석영 SiO2는 결정형과 비정질형(실리카) 모두일 수 있습니다. 석영의 결정 형태는 정육각형의 격자로 개략적으로 나타낼 수 있습니다. 석영의 비정질 구조도 격자의 형태를 가지지만 불규칙한 모양. 육각형과 함께 오각형과 칠각형이 있습니다.
1959년 영국의 물리학자 D. Bernal은 흥미로운 경험: 그는 같은 크기의 작은 플라스틱 공을 많이 가져다가 분필 가루로 말아서 큰 공으로 눌렀습니다. 결과적으로 공은 다면체로 변형되었습니다. 이 경우 주로 오각형 면이 형성되었고 다면체는 평균 13.3개의 면을 가짐이 밝혀졌습니다. 따라서 무정형 물질에는 확실히 질서가 있습니다.
비정질체에는 유리, 수지, 로진, 사탕 등이 포함됩니다. 결정질 물질과 달리 비정질 물질은 등방성입니다. 즉, 기계적, 광학적, 전기적 및 기타 특성이 방향에 의존하지 않습니다. 비정질체는 고정된 융점을 갖지 않습니다. 특정 온도 범위에서 융점이 발생합니다. 이행 비정질 물질~에서 고체 상태액체로의 변화는 속성의 급격한 변화를 동반하지 않습니다. 비정질 상태의 물리적 모델은 아직 생성되지 않았습니다.
비정질체는 결정성 고체와 액체 사이의 중간 위치를 차지합니다. 그들의 원자 또는 분자는 상대적인 순서로 배열됩니다. 고체(결정질 및 비정질)의 구조를 이해하면 원하는 특성을 가진 재료를 만들 수 있습니다.
외부 영향을 받는 비정질 물체는 고체와 같은 탄성과 액체와 같은 유동성을 모두 나타냅니다. 따라서 단기 충격 (충격)으로 단단한 몸체처럼 행동하고 강한 충격으로 조각으로 나뉩니다. 그러나 매우 긴 노출로 무정형 물체가 흐릅니다. 매끄러운 표면에 놓인 수지 조각을 따라가 봅시다. 점차적으로 수지가 그 위에 퍼지고 수지의 온도가 높을수록 더 빨리 발생합니다.
저온에서 비정질체는 특성상 고체와 유사합니다. 유동성은 거의 없으나 온도가 올라가면 점차 연화되어 점점 액체의 성질에 가까워진다. 이것은 온도가 상승함에 따라 한 위치에서 다른 위치로 원자의 점프가 점점 더 빈번해지기 때문입니다. 비정질체는 결정체와 달리 일정한 체온을 가지고 있지 않습니다.
액체 물질이 냉각될 때 항상 결정화되는 것은 아닙니다. 특정 조건에서 비평형 고체 무정형(유리질) 상태가 형성될 수 있습니다. 유리 상태는 단순 물질(탄소, 인, 비소, 황, 셀레늄), 산화물(예: 붕소, 규소, 인), 할로겐화물, 칼코겐화물, 많은 유기 중합체를 포함할 수 있습니다. 예를 들어 일부 화산 유리는 수백만 년 된 것입니다. 신체 및 화학적 특성유리질 비정질 상태의 물질은 결정질 물질의 특성과 크게 다를 수 있습니다. 예를 들어, 유리질 이산화 게르마늄은 결정보다 화학적으로 더 활동적입니다. 액체 및 고체 비정질 상태의 특성 차이는 입자의 열 운동 특성에 의해 결정됩니다. 비정질 상태에서 입자는 진동 및 회전 운동만 가능하지만 물질의 두께에서는 움직일 수 없습니다.
기계적 부하가 작용하거나 온도가 변하면 비정질 물체가 결정화될 수 있습니다. 무정형 상태의 물질의 반응성은 결정 상태보다 훨씬 높습니다. 주요 특징무정형 (그리스어 "무정형"에서 유래) 물질 상태-원자 또는 분자 격자의 부재, 즉 결정 상태의 구조 특성의 3 차원 주기성.
고체 형태에서는 무정형 상태로만 존재할 수 있는 물질이 있습니다. 이는 단위 순서가 불규칙한 폴리머에 적용됩니다.
