corpos amorfos
Substâncias amorfas (corpos)(de outro grego. ἀ "não-" e μορφή "tipo, forma") - um estado condensado da matéria, cuja estrutura atômica possui uma ordem de curto alcance e não possui uma ordem de longo alcance, característica das estruturas cristalinas. Ao contrário dos cristais, as substâncias amorfas estáveis não se solidificam com a formação de faces cristalinas e (se não estivessem sob o efeito anisotrópico mais forte - compressão ou campo elétrico, por exemplo) têm propriedades isotrópicas, ou seja, não exibem várias propriedades dentro direções diferentes. E eles não têm um ponto de fusão específico: com o aumento da temperatura, substâncias amorfas de forma estável amolecem gradualmente e acima da temperatura de transição vítrea (T g) passam para o estado líquido. Substâncias com alta taxa de cristalização, geralmente com uma estrutura (poli-)cristalina, mas fortemente super-resfriadas após a solidificação em um estado amorfo, após aquecimento subsequente, pouco antes da fusão, recristalizam (em Estado sólido Com pequena seleção calor) e, em seguida, derreter como policristalino comum.
Obtido em alta velocidade solidificação (resfriamento) de um líquido fundido ou condensação de vapores em um substrato resfriado visivelmente abaixo da temperatura de FUSÃO (sem ebulição!) (qualquer objeto). A relação entre a taxa de resfriamento real (dT/dt) e a taxa de cristalização característica determina a proporção de policristais no volume amorfo. A taxa de cristalização é um parâmetro de uma substância que depende fracamente da pressão e da temperatura (fortemente próxima do ponto de fusão). E fortemente dependente da complexidade da composição - para metais da ordem de frações ou dezenas de milissegundos; e para copos em temperatura ambiente - centenas e milhares de anos (vidros e espelhos velhos ficam turvos).
As propriedades elétricas e mecânicas das substâncias amorfas são mais próximas das dos monocristais do que dos policristais, devido à ausência de transições intercristalinas afiadas e altamente contaminadas com impurezas (fronteiras) com composição química muitas vezes completamente diferente.
As propriedades não mecânicas dos estados semi-amorfos são geralmente intermediárias entre amorfas e cristalinas, e são isotrópicas. No entanto, a ausência de transições intercristalinas nítidas afeta sensivelmente as propriedades elétricas e mecânicas, tornando-as semelhantes às amorfas.
Sob influências externas, substâncias amorfas exibem propriedades elásticas, como sólidos cristalinos, e fluidez, como um líquido. Assim, com impactos de curto prazo (impactos), eles se comportam como substâncias sólidas e, com um forte impacto, se partem. Mas com uma exposição muito longa (por exemplo, alongamento), as substâncias amorfas fluem. Por exemplo, resina (ou alcatrão, betume) também é uma substância amorfa. Se você esmagá-lo em pequenas partes e encher o recipiente com a massa resultante, depois de um tempo a resina se fundirá em um único todo e assumirá a forma de um recipiente.
Dependendo das propriedades elétricas, metais amorfos, não-metais amorfos e semicondutores amorfos são divididos.
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Nem todos os sólidos são cristais. Existem muitos corpos amorfos.
Os corpos amorfos não têm uma ordem estrita no arranjo dos átomos. Apenas os átomos mais próximos - vizinhos estão localizados em alguma ordem. Mas não há orientação estrita em todas as direções do mesmo elemento da estrutura, característica dos cristais em corpos amorfos.
Freqüentemente, a mesma substância pode estar tanto no estado cristalino quanto no amorfo. Por exemplo, o quartzo SiO2 pode estar na forma cristalina e amorfa (sílica). A forma cristalina do quartzo pode ser esquematicamente representada como uma rede de hexágonos regulares. A estrutura amorfa do quartzo também tem a forma de treliça, mas forma irregular. Junto com hexágonos, contém pentágonos e heptágonos.
Em 1959, o físico inglês D. Bernal realizou experiências interessantes: ele pegou um monte de bolinhas de plasticina do mesmo tamanho, enrolou-as em pó de giz e comprimiu-as em uma grande bola. Como resultado, as bolas foram deformadas em poliedros. Descobriu-se que, neste caso, foram formadas faces predominantemente pentagonais e os poliedros tiveram uma média de 13,3 faces. Portanto, definitivamente há alguma ordem nas substâncias amorfas.
Os corpos amorfos incluem vidro, resina, breu, açúcar doce, etc. Ao contrário das substâncias cristalinas, as substâncias amorfas são isotrópicas, ou seja, suas propriedades mecânicas, ópticas, elétricas e outras não dependem da direção. Os corpos amorfos não têm um ponto de fusão fixo: a fusão ocorre em uma determinada faixa de temperatura. A transição de uma substância amorfa do estado sólido para o estado líquido não é acompanhada por uma mudança abrupta nas propriedades. Um modelo físico do estado amorfo ainda não foi criado.
Corpos amorfos ocupam uma posição intermediária entre sólidos cristalinos e líquidos. Seus átomos ou moléculas estão arranjados em ordem relativa. Compreender a estrutura dos sólidos (cristalinos e amorfos) permite criar materiais com as propriedades desejadas.
Sob influências externas corpos amorfos exibem propriedades elásticas, como sólidos, e fluidez, como líquidos. Assim, com impactos de curto prazo (impactos), eles se comportam como corpos sólidos e, com um forte impacto, se partem. Mas com uma exposição muito longa, corpos amorfos fluem. Vamos seguir um pedaço de resina que fica sobre uma superfície lisa. Aos poucos, a resina se espalha sobre ela e, quanto mais alta a temperatura da resina, mais rápido isso acontece.
Corpos amorfos em Baixas temperaturas suas propriedades se assemelham aos sólidos. Eles quase não têm fluidez, mas à medida que a temperatura aumenta, eles gradualmente amolecem e suas propriedades se aproximam cada vez mais das dos líquidos. Isso ocorre porque, à medida que a temperatura aumenta, os saltos dos átomos de uma posição para outra tornam-se gradualmente mais frequentes. Os corpos amorfos, ao contrário dos cristalinos, não possuem uma certa temperatura dos corpos.
Quando uma substância líquida é resfriada, ela nem sempre cristaliza. sob certas condições, um estado amorfo (vítreo) sólido fora do equilíbrio pode se formar. O estado vítreo pode conter substâncias simples (carbono, fósforo, arsênico, enxofre, selênio), óxidos (por exemplo, boro, silício, fósforo), halogenetos, calcogenetos, muitos polímeros orgânicos. longo período de tempo, por exemplo, alguns vidros vulcânicos têm milhões de anos. Físico e Propriedades quimicas substâncias em um estado amorfo vítreo podem diferir significativamente das propriedades de uma substância cristalina. Por exemplo, o dióxido de germânio vítreo é quimicamente mais ativo que o cristalino. As diferenças nas propriedades do estado amorfo líquido e sólido são determinadas pela natureza do movimento térmico das partículas: no estado amorfo, as partículas são capazes apenas de movimentos oscilatórios e rotacionais, mas não podem se mover na espessura da substância.
Sob a ação de cargas mecânicas ou quando a temperatura muda, os corpos amorfos podem cristalizar. A reatividade das substâncias no estado amorfo é muito maior do que no estado cristalino. Característica principal estado amorfo (do grego "amorfos" - sem forma) da matéria - a ausência de uma rede atômica ou molecular, ou seja, uma periodicidade tridimensional da estrutura característica do estado cristalino.
Existem substâncias que na forma sólida só podem estar no estado amorfo. Isso se aplica a polímeros com uma sequência irregular de unidades.
CORPOS AMORFOS(grego amorfos - sem forma) - corpos nos quais partículas compostas elementares (átomos, íons, moléculas, seus complexos) são dispostas aleatoriamente no espaço. Para distinguir corpos amorfos de corpos cristalinos (ver Cristais), a análise de difração de raios-X é usada (ver). corpos cristalinos nas radiografias, eles fornecem um padrão de difração claramente definido na forma de anéis, linhas, manchas e corpos amorfos - uma imagem borrada e irregular.
Corpos amorfos têm as seguintes características: 1) em condições normais isotrópico, ou seja, suas propriedades (mecânicas, elétricas, químicas, térmicas e assim por diante) são as mesmas em todas as direções; 2) não possuem um ponto de fusão específico e, à medida que a temperatura aumenta, a maioria dos corpos amorfos, amolecendo gradativamente, passa para o estado líquido. Portanto, corpos amorfos podem ser considerados líquidos super-resfriados que não tiveram tempo de cristalizar devido a um aumento acentuado na viscosidade (ver) devido a um aumento nas forças de interação entre moléculas individuais. Muitas substâncias, dependendo dos métodos de preparação, podem estar em estados amorfos, intermediários ou cristalinos (proteínas, enxofre, sílica e assim por diante). No entanto, existem substâncias que estão praticamente em apenas um desses estados. Assim, a maioria dos metais, sais estão em estado cristalino.
Corpos amorfos são comuns (vidro, natural e resina artificial, borracha, etc.). artificial materiais poliméricos, que também são corpos amorfos, tornaram-se indispensáveis na tecnologia, no dia a dia, na medicina (vernizes, tintas, plásticos para próteses, diversos filmes poliméricos).
Na vida selvagem, os corpos amorfos incluem o citoplasma e a maioria dos elementos estruturais das células e tecidos, constituídos por biopolímeros - macromoléculas de cadeia longa: proteínas, ácidos nucléicos, lipídios, carboidratos. Moléculas de biopolímeros interagem facilmente entre si, dando origem a agregados (ver Agregação) ou enxames-coacervados (ver Coacervação). Corpos amorfos também são encontrados em células na forma de inclusões, substâncias de reserva (amido, lipídios).
Uma característica dos polímeros que fazem parte dos corpos amorfos de objetos biológicos é a presença de limites estreitos de zonas físico-químicas de estado reversível, por exemplo. quando a temperatura sobe acima da crítica, sua estrutura e propriedades (coagulação de proteínas) mudam irreversivelmente.
Corpos amorfos formados por vários polímeros artificiais, dependendo da temperatura, podem estar em três estados: vítreo, altamente elástico e líquido (fluido viscoso).
As células de um organismo vivo são caracterizadas por transições de um estado líquido para um estado altamente elástico a uma temperatura constante, por exemplo, retração de um coágulo sanguíneo, contração muscular (ver). Em sistemas biológicos, os corpos amorfos desempenham um papel crucial na manutenção do citoplasma em curso estável. O papel dos corpos amorfos na manutenção da forma e força dos objetos biológicos é importante: a casca de celulose das células vegetais, as cascas de esporos e bactérias, a pele dos animais e assim por diante.
Bibliografia: Bresler S.E. e Yerusalimsky B.L. Physics andchemical of macromolecules, M.-L., 1965; Kitaygorodsky A. I. Análise de difração de raios X de corpos finos cristalinos e amorfos, M.-L., 1952; ele é. Ordem e desordem no mundo dos átomos, M., 1966; Kobeko P. P. Substâncias amorfas, M.-L., 1952; Setlow R. e Pollard E. Biofísica molecular, trad. de English, M., 1964.
Os sólidos são divididos em amorfos e cristalinos, dependendo de sua estrutura molecular e propriedades físicas.
Ao contrário dos cristais, moléculas e átomos de sólidos amorfos não formam uma rede, e a distância entre eles varia dentro de um certo intervalo de distâncias possíveis. Em outras palavras, nos cristais, os átomos ou moléculas são arranjados mutuamente de tal forma que a estrutura formada pode ser repetida por todo o volume do corpo, o que é chamado de ordem de longo alcance. No caso dos corpos amorfos, a estrutura das moléculas é preservada apenas em relação a cada uma dessas moléculas, observa-se uma regularidade na distribuição apenas das moléculas vizinhas - ordem de curto alcance. exemplo ilustrativo apresentado abaixo.
Corpos amorfos incluem vidro e outras substâncias em estado vítreo, resina, resinas, âmbar, lacre, betume, cera e também matéria orgânica: borracha, couro, celulose, polietileno, etc.
A peculiaridade da estrutura dos sólidos amorfos lhes confere propriedades individuais:
Na natureza, existem líquidos que são praticamente impossíveis de converter ao estado cristalino por resfriamento, pois a complexidade das moléculas dessas substâncias não permite que formem uma rede cristalina regular. As moléculas de alguns polímeros orgânicos pertencem a tais líquidos.
No entanto, com a ajuda do resfriamento profundo e rápido, quase qualquer substância pode entrar no estado vítreo. Este é um estado tão amorfo que não possui uma rede cristalina clara, mas pode cristalizar parcialmente, na escala de pequenos aglomerados. Esse estado da matéria é metaestável, ou seja, é preservado sob certas condições termodinâmicas exigidas.
Com a ajuda da tecnologia de resfriamento a uma determinada velocidade, a substância não terá tempo de cristalizar e será convertida em vidro. Ou seja, quanto maior a taxa de resfriamento do material, menor a probabilidade de ele cristalizar. Assim, por exemplo, para a fabricação de vidros metálicos, é necessária uma taxa de resfriamento de 100.000 - 1.000.000 Kelvin por segundo.
Na natureza, a matéria existe em estado vítreo e surge do magma vulcânico líquido, que, interagindo com água fria ou ar, esfria rapidamente. NO este caso a substância é chamada de vidro vulcânico. Você também pode observar o vidro formado como resultado do derretimento de um meteorito caindo interagindo com a atmosfera - vidro de meteorito ou moldavita.
No parágrafo anterior, aprendemos que alguns sólidos (por exemplo, sal, quartzo, metais e outros) são mono ou policristais. Vamos conhecer agora corpos amorfos. Eles ocupam uma posição intermediária entre os cristais e os líquidos, portanto não podem ser chamados inequivocamente de sólidos.
Vamos fazer um experimento. Vamos precisar de: um pedaço de plasticina, uma vela de estearina e um aquecedor elétrico. Coloque plasticina e uma vela a distâncias iguais do aquecedor. Em breve, parte da vela derreterá, parte permanecerá na forma de um corpo sólido e a plasticina “amolecerá”. Algum tempo depois, toda a estearina vai derreter, e a plasticina vai se “espalhando” gradativamente, ficando totalmente mole.
Assim como a estearina, existem outros substâncias cristalinas , que não amolecem quando aquecidos, e durante o derretimento você sempre pode ver tanto o líquido quanto a parte do corpo que ainda não derreteu. Isso, por exemplo, todos os metais. Mas também existem substâncias amorfas, que gradualmente amolecem quando aquecidos, tornam-se cada vez mais fluidos, por isso é impossível especificar a temperatura em que o corpo se transforma em líquido (derrete).
Corpos amorfos em qualquer temperatura têm fluidez. Vamos confirmar isso com a experiência. Vamos jogar um pedaço de uma substância amorfa em um funil de vidro e deixá-lo em uma sala quente (na figura - resina de alcatrão; dela é feito asfalto). Depois de algumas semanas, a resina assumiu a forma de um funil e até começou a fluir para fora como um "jato". Aquilo é um corpo amorfo se comporta como um líquido muito espesso e viscoso.
A estrutura dos corpos amorfos. Pesquisar microscópio eletrônico e os raios X mostram que em corpos amorfos não há uma ordem estrita no arranjo de suas partículas. Ao contrário dos cristais, onde há ordem de longo alcance no arranjo das partículas, na estrutura dos corpos amorfos, apenas ordem de curto alcance- uma certa ordem do arranjo das partículas é preservada apenas perto de cada partícula individual(Ver foto). A parte superior mostra a disposição das partículas no quartzo cristalino, a parte inferior mostra a disposição das partículas na forma amorfa do quartzo. Essas substâncias consistem nas mesmas partículas - moléculas de óxido de silício SiO 2.
Como as partículas de qualquer corpo, partículas de corpos amorfos vibram contínua e aleatoriamente e com mais frequência do que partículas de cristais podem pular de um lugar para outro. Isso é facilitado pelo fato de que as partículas dos corpos amorfos não são igualmente densas, às vezes criando lacunas relativamente grandes. No entanto, isso não é o mesmo que "vagas" em cristais (ver § 7-e).
Cristalização de corpos amorfos. Ao longo do tempo (semanas, meses) substâncias amorfas espontaneamente entrar em um estado cristalino. Por exemplo, açúcar doce ou mel, deixados sozinhos por vários meses, tornam-se opacos. Nesse caso, dizem que o mel e os doces são "cristalizados". Quebrando tal pirulito ou pegando tal mel com uma colher, veremos os cristais de açúcar resultantes, que antes existiam em estado amorfo.
A cristalização espontânea de corpos amorfos indica que o estado cristalino da matéria é mais estável do que o estado amorfo. MKT explica desta forma. Forças de atração e repulsão de "vizinhos" movem partículas de um corpo amorfo para posições onde a energia potencial é mínima(ver § 7-d). Nesse caso, surge um arranjo de partículas mais ordenado, o que significa que ocorre uma cristalização independente.
