AMORFNÉ PEVNÉ LÁTKY: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Tieto amorfné pevné látky sú tie, ktoré sú, bez usporiadanú štruktúrou dlhé vzdialenosti. Sú opakom toho, čo je známe ako kryštalická pevná látka. Jeho častice sa združujú znepokojujúcim spôsobom, podobne ako v prípade tekutín, ale s dostatočnou silou, aby sa zlúčili do pevnej štruktúry.

Táto amorfná postava je bežnejšia, než si myslíte. je to v skutočnosti jeden z možných stavov, ktoré môže kondenzovaná látka prijať. Týmto sa rozumie, že akákoľvek zlúčenina, ktorá je schopná stuhnúť a teda kryštalizovať, sa môže tiež aglomerovať, pokiaľ to experimentálne podmienky umožňujú.

Bavlnená cukrovinka je príkladom amorfnej pevnej látky. Zdroj: Pixabay.

Vyššie uvedené sa zvyčajne vzťahuje na čisté látky, či už prvky alebo zlúčeniny. Platí to však aj v prípade zmesí. Mnoho tuhých zmesí je amorfných, ako sú napríklad cukrová vata, čokoláda, majonéza alebo zemiaková kaša.

Skutočnosť, že tuhá látka je amorfná, ju neznamená, že je menej hodnotná ako kryštalická. Štrukturálna porucha jej niekedy dáva jedinečné vlastnosti, ktoré by nevykazovala v kryštalickom stave. Napríklad vo fotovoltaickom priemysle je amorfný kremík preferovaný pred kryštalickým pre určité aplikácie v malom meradle.

Štruktúra amorfných tuhých látok

Rozdiel medzi kryštalickou štruktúrou a amorfnou štruktúrou. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Štruktúra amorfnej pevnej látky je špinavá; chýba mu periodicita alebo štruktúrny vzor. Vyššie uvedený obrázok ilustruje tento bod. A zodpovedá kryštalickej tuhej látke, zatiaľ čo B predstavuje amorfnú tuhú látku. Všimnite si, že v B sú fialové kosoštvorce usporiadané ľubovoľne, aj keď v A aj B existujú rovnaké typy interakcií.

Ak sa pozriete aj na písmeno B, uvidíte, že existujú prázdne miesta; to znamená, že štruktúra má chyby alebo nepravidelnosti. Preto časť mikroskopickej alebo vnútornej poruchy amorfnej pevnej látky je spôsobená tým, že jej častice sú "usporiadané" takým spôsobom, že výsledná štruktúra má mnoho nedokonalostí.

Najprv sa zmienil o rozsahu v poradí usporiadania amorfných tuhých látok. V B je len pár kosoštvorcov, ktoré sa zdajú byť pekne zarovnané. Môžu byť objednané regióny; ale iba na krátku vzdialenosť.

O amorfnej tuhej látke sa potom hovorí, že je vyrobená z nezmerateľných drobných kryštálov rôznych štruktúr. Súčet všetkých týchto štruktúr sa nakoniec stáva labyrintom a nemá zmysel: globálna štruktúra sa stáva amorfnou a je tvorená nekonečnými kryštalickými blokmi roztrúsenými všade.

vlastnosti

Vlastnosti amorfnej tuhej látky sa líšia v závislosti na povahe jej podstatných častíc. Existujú však určité všeobecné charakteristiky, ktoré je možné spomenúť. Amorfné pevné látky môžu byť sklovité, ak majú podobné vlastnosti ako kryštály; alebo želatínová, živicová alebo prašná.

Pretože ich štruktúry sú neusporiadané, nevytvárajú spoľahlivé rôntgenové difrakčné spektrá a ich teploty topenia nie sú presné, ale pokrývajú rad hodnôt.

Napríklad teplota topenia amorfnej pevnej látky môže byť v rozsahu od 20 do 60 ° C. Medzitým sa kryštalické tuhé látky topia pri špecifickej teplote alebo v úzkom rozmedzí, ak obsahujú veľa nečistôt.

Ďalšou charakteristikou amorfných tuhých látok je to, že keď sa zlomia alebo zlomia, nevznikajú geometrické fragmenty s plochými plochami, ale nepravidelné fragmenty so zakrivenými plochami. Ak nie sú sklovité, javia sa ako prašné a nepriehľadné telá.

príprava

Viac ako amorfná tuhá látka by sa s touto koncepciou malo zaobchádzať ako s „amorfným stavom“. Všetky zlúčeniny (iónové, molekulárne, polymérne, kovové atď.) Sú schopné vytvárať amorfné a nekryštalické pevné látky až do určitého bodu a, ak to experimentálne podmienky umožňujú.

Napríklad v organických syntézach sa pevné zlúčeniny spočiatku získavajú ako práškové hmoty. Jeho obsah nečistôt je taký vysoký, že z dlhodobého hľadiska ovplyvňujú jeho molekulárny poriadok. Preto, keď produkt rekryštalizuje znovu a znovu, tuhá látka sa stáva stále viac kryštalickou; stráca svoj amorfný charakter.

To však neznamená, že amorfné pevné látky sú nevyhnutne nečistými materiálmi; niektoré z nich sú amorfné svojou vlastnou chemickou podstatou.

Čistá látka môže amorfne tuhnúť, ak je jej kvapalina náhle ochladená tak, že jej častice nekryštalizujú, ale zaujmú sklovitú konfiguráciu. Chladenie je také rýchle, že častice nemajú dostatok času na uloženie kryštalických blokov, ktoré sa sotva dokážu „narodiť“.

Napríklad voda je schopná existovať v sklovitom, amorfnom stave a nie iba ako ľad.

Príklady amorfných tuhých látok

Minerály a plasty

Obsidián je jedným z mála amorfných minerálov, ktoré sú známe. Zdroj: Pixabay.

Prakticky akýkoľvek kryštalický materiál sa môže prispôsobiť amorfnej forme (a naopak). Stáva sa to u niektorých minerálov, ktoré z geochemických dôvodov nemohli formálne založiť svoje konvenčné kryštály. Na druhej strane iné netvoria kryštály, ale sklo; to je prípad obsidiánu.

Na druhej strane majú polyméry tendenciu amorfne tuhnúť, pretože ich molekuly sú príliš veľké na to, aby definovali usporiadanú štruktúru. Tu prichádzajú živice, kaučuky, polystyrénová pena (anime), plasty, teflón, bakelit.

Biologické tkanivo

Biologické pevné látky sú väčšinou amorfné, ako napríklad: orgánové tkanivo, pokožka, vlasy, rohovka atď. Podobne tuk a proteíny tvoria amorfné hmoty; Pri správnej príprave však môžu kryštalizovať (kryštály DNA, proteíny, tuky).

Okuliare

Sklo, amorfná pevná látka

Hoci zostala takmer posledná, najreprezentatívnejšou amorfnou pevnou látkou je zdaleka samotné sklo. Jeho zloženie je v podstate rovnaký, ako je kremičitý: SiO ₂ . Kremeň aj sklo sú trojrozmerné kovalentné siete; iba to, že sklenená mriežka je špinavá, s väzbami Si-O rôznych dĺžok.

Vzorka kovového skla

Sklo je charakteristická amorfná tuhá látka a materiály, ktoré majú podobný vzhľad, majú sklovitý stav.

Uhlík a kovy

Máme amorfné uhlie, pričom aktívne uhlie je pre absorpčné kapacity jednou z najdôležitejších. Existuje tiež amorfný kremík a germánium s elektronickými aplikáciami, v ktorých pôsobia ako polovodiče.

A nakoniec sú tu amorfné zliatiny, ktoré kvôli rozdielnosti ich konformných atómov kovu nevytvárajú kryštalickú štruktúru.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
3. Rachel Bernstein a Anthony Carpi. (2020). Vlastnosti tuhých látok. Obnovené z: visionlearning.com
4. Wikipedia. (2020). Amorfná pevná látka. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Richard Zallen, Ronald Walter Douglas a ďalší. (31. júla 2019). Amorfná pevná látka. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Amorfná tuhá látka. ScienceDirect. Obnovené z: sciposedirect.com
7. Danielle Reid. (2020). Amorfná tuhá látka: Definícia a príklady. Štúdia. Obnovené z: study.com
8. Rubikova kocka. (2008). Čo je to amorfný materiál? Obnovené z: web.physics.ucsb.edu