Napadlo vás někdy, co jsou to tajemné amorfní látky? Strukturou se liší od pevných i kapalných. Faktem je, že taková tělesa jsou ve zvláštním zhuštěném stavu, který má pouze krátký dosah. Příklady amorfních látek jsou pryskyřice, sklo, jantar, pryž, polyetylen, polyvinylchlorid (u nás oblíbená plastová okna), různé polymery a další. Jedná se o pevné látky, které nemají krystalovou mřížku. Zahrnují také pečetní vosk, různá lepidla, ebonit a plasty.
Neobvyklé vlastnosti amorfních látek
Během dělení se v amorfních tělesech nevytvářejí tváře. Částice jsou zcela náhodné a jsou od sebe v těsné blízkosti. Mohou být jak velmi husté, tak viskózní. Jak na ně působí vnější vlivy? Pod vlivem různých teplot se tělesa stávají tekutými, jako kapaliny, a zároveň docela elastickými. V případě, že vnější dopad netrvá dlouho, mohou se látky amorfní struktury silným úderem rozbít na kusy. dlouhovnější vliv způsobuje, že jednoduše plynou.
Vyzkoušejte si doma malý experiment s pryskyřicí. Položte jej na tvrdý povrch a všimnete si, že začne hladce proudit. Je to tak, je to amorfní látka! Rychlost závisí na indikátorech teploty. Pokud je velmi vysoká, pryskyřice se začne šířit znatelně rychleji.
Co dalšího je pro taková těla typické? Mohou mít jakoukoli podobu. Pokud jsou amorfní látky ve formě malých částic umístěny v nádobě, například v džbánu, pak budou mít také podobu nádoby. Jsou také izotropní, to znamená, že vykazují stejné fyzikální vlastnosti ve všech směrech.
Tání a přechod do jiných stavů. Kov a sklo
Amorfní stav hmoty neznamená udržování nějaké konkrétní teploty. Při nízké rychlosti těla mrznou, při vysokých rychlostech tají. Mimochodem, na tom závisí i stupeň viskozity takových látek. Nízké teploty přispívají ke snížení viskozity, vysoké teploty ji naopak zvyšují.
U látek amorfního typu lze rozlišit ještě jeden znak - přechod do krystalického stavu a spontánní. Proč se tohle děje? Vnitřní energie v krystalickém tělese je mnohem menší než v amorfním. Můžeme to vidět na příkladu skleněných výrobků – postupem času se sklenice zakalí.
Kovové sklo – co to je? Kov lze odstranit z krystalové mřížky vpři tavení, tedy učinit látku amorfní struktury sklovitou. Při tuhnutí za umělého chlazení se opět vytvoří krystalová mřížka. Amorfní kov má prostě úžasnou odolnost vůči korozi. Například karoserie z ní vyrobená by nepotřebovala různé nátěry, protože by nebyla vystavena spontánní destrukci. Amorfní látka je těleso, jehož atomová struktura má nebývalou sílu, což znamená, že amorfní kov lze použít v naprosto jakémkoli průmyslovém odvětví.
Krystalická struktura látek
Abyste se dobře orientovali v charakteristikách kovů a mohli s nimi pracovat, musíte mít znalosti o krystalové struktuře určitých látek. Výroba kovových výrobků a obor metalurgie by nemohly dosáhnout takového rozvoje, kdyby lidé neměli určité znalosti o změnách struktury slitin, technologických metodách a provozních vlastnostech.
Čtyři stavy hmoty
Je dobře známo, že existují čtyři stavy agregace: pevná látka, kapalina, plyn, plazma. Pevné amorfní látky mohou být také krystalické. S takovou strukturou lze pozorovat prostorovou periodicitu v uspořádání částic. Tyto částice v krystalech mohou vykonávat periodický pohyb. U všech těles, která pozorujeme v plynném nebo kapalném skupenství, lze zaznamenat pohyb částic v podobě chaotické poruchy. Amorfní pevné látky (jako jsou kovy vkondenzované skupenství: ebonit, skleněné výrobky, pryskyřice) lze nazvat kapalinami zmrazeného typu, protože když změní tvar, můžete si všimnout tak charakteristického rysu, jako je viskozita.
Rozdíl mezi amorfními tělesy z plynů a kapalin
Projevy plasticity, elasticity, tuhnutí při deformaci jsou charakteristické pro mnoho těles. Krystalické a amorfní látky mají tyto vlastnosti ve větší míře, zatímco kapaliny a plyny nikoli. Ale na druhou stranu můžete vidět, že přispívají k pružné změně objemu.
Krystalické a amorfní látky. Mechanické a fyzikální vlastnosti
Co jsou krystalické a amorfní látky? Jak bylo uvedeno výše, amorfní lze nazvat ta tělesa, která mají obrovský koeficient viskozity a při běžné teplotě je jejich tekutost nemožná. Ale vysoká teplota jim naopak umožňuje, aby byly tekuté, jako kapalina.
Látky krystalického typu se zdají být zcela odlišné. Tyto pevné látky mohou mít svůj vlastní bod tání v závislosti na vnějším tlaku. Získání krystalů je možné, pokud je kapalina ochlazena. Pokud neučiníte určitá opatření, můžete si všimnout, že se v kapalném stavu začnou objevovat různá centra krystalizace. V oblasti obklopující tato centra dochází k tvorbě pevné látky. Velmi malé krystaly se začnou vzájemně kombinovat v náhodném pořadí a získá se tzv. polykrystal. Takové tělo jeizotropní.
Charakteristiky látek
Co určuje fyzikální a mechanické vlastnosti těles? Atomové vazby jsou důležité, stejně jako typ krystalové struktury. Iontové krystaly se vyznačují iontovými vazbami, což znamená plynulý přechod z jednoho atomu na druhý. V tomto případě vznik kladně a záporně nabitých částic. Iontovou vazbu můžeme pozorovat na jednoduchém příkladu – takové charakteristiky jsou charakteristické pro různé oxidy a soli. Další vlastností iontových krystalů je nízká vodivost tepla, ale jeho výkon se může při zahřátí výrazně zvýšit. V uzlech krystalové mřížky můžete vidět různé molekuly, které se vyznačují silnými atomovými vazbami.
Mnoho minerálů, které najdeme všude v přírodě, má krystalickou strukturu. A amorfním stavem hmoty je také příroda ve své nejčistší podobě. Pouze v tomto případě je tělo něčím beztvarým, ale krystaly mohou mít podobu nejkrásnějších mnohostěnů s plochými tvářemi a také tvořit nová pevná těla úžasné krásy a čistoty.
Co jsou krystaly? Amorfní krystalická struktura
Tvar takových těles je pro určité spojení konstantní. Například beryl vždy vypadá jako šestiboký hranol. Udělejte malý experiment. Vezměte malý krystal krychlové soli (kuličku) a vložte jej do speciálního roztoku co nejsytějšího stejnou solí. Postupem času si všimnete, že toto tělo zůstalo nezměněno - znovu získalotvar krychle nebo koule, který je vlastní krystalům soli.
Amorfní-krystalické látky jsou taková tělesa, která mohou obsahovat jak amorfní, tak krystalickou fázi. Co ovlivňuje vlastnosti materiálů takové struktury? Hlavně jiný poměr objemů a jiné uspořádání ve vztahu k sobě. Běžnými příklady takových látek jsou materiály z keramiky, porcelánu, sklokeramiky. Z tabulky vlastností materiálů s amorfně-krystalickou strukturou je známo, že porcelán obsahuje maximální procento skleněné fáze. Údaje se pohybují mezi 40-60 procenty. Nejnižší obsah uvidíme na příkladu lití kamene – necelých 5 procent. Keramické dlaždice budou mít zároveň vyšší nasákavost.
Jak víte, průmyslové materiály jako porcelán, keramické obklady, lití kamene a sklokeramika jsou amorfně-krystalické látky, protože ve svém složení obsahují sklovité fáze a zároveň krystaly. Zároveň je třeba poznamenat, že vlastnosti materiálů nezávisí na obsahu skleněných fází v nich.
Amorfní kovy
Využití amorfních látek se nejaktivněji provádí v oblasti medicíny. Například rychle ochlazený kov se aktivně používá v chirurgii. Díky vývoji, který s tím souvisí, se mnoho lidí po těžkých zraněních mohlo samostatně pohybovat. Jde o to, že látka amorfní struktury je vynikajícím biomateriálem pro implantaci do kostí. Přijatov případě těžkých zlomenin se zavádějí speciální šrouby, dlahy, čepy, čepy. Dříve se pro takové účely v chirurgii používala ocel a titan. Teprve později bylo zjištěno, že amorfní látky se v těle rozkládají velmi pomalu a tato úžasná vlastnost umožňuje regeneraci kostních tkání. Následně je látka nahrazena kostí.
Využití amorfních látek v metrologii a přesné mechanice
Přesná mechanika je založena právě na přesnosti, a proto se jí tak říká. Obzvláště důležitou roli v tomto odvětví, stejně jako v metrologii, hrají ultra přesné indikátory měřicích přístrojů, toho lze dosáhnout použitím amorfních těles v přístrojích. Díky přesným měřením se na ústavech v oblasti mechaniky a fyziky provádí laboratorní a vědecký výzkum, získávají se nové léky a zdokonalují se vědecké poznatky.
Polymery
Dalším příkladem použití amorfní látky jsou polymery. Mohou se pomalu měnit z pevné látky na kapalinu, zatímco krystalické polymery se vyznačují teplotou tání, nikoli teplotou měknutí. Jaký je fyzikální stav amorfních polymerů? Pokud těmto látkám dáte nízkou teplotu, uvidíte, že budou ve sklovitém stavu a budou mít vlastnosti pevných látek. Postupné zahřívání způsobí, že se polymery začnou pohybovat do stavu zvýšené elasticity.
Amorfní látky, jejichž příklady jsme právě uvedli, se intenzivně využívajíprůmysl. Superelastický stav umožňuje jakoukoliv deformaci polymerů a tohoto stavu je dosaženo díky zvýšené flexibilitě vazeb a molekul. Další zvýšení teploty vede k tomu, že polymer získává ještě elastičtější vlastnosti. Začíná přecházet do zvláštního tekutého a viskózního stavu.
Pokud necháte situaci nekontrolovanou a nezabráníte dalšímu zvýšení teploty, polymer podstoupí degradaci, tedy destrukci. Viskózní stav ukazuje, že všechny jednotky makromolekuly jsou velmi pohyblivé. Když molekula polymeru proudí, vazby se nejen narovnávají, ale také se k sobě velmi přibližují. Mezimolekulární působení mění polymer na tvrdou látku (kaučuk). Tento proces se nazývá mechanický skelný přechod. Výsledná látka se používá k výrobě filmů a vláken.
Polyamidy, polyakrylonitrily lze získat z polymerů. Chcete-li vytvořit polymerní film, musíte protlačit polymery skrz matrice, které mají štěrbinový otvor, a aplikovat je na pásku. Tímto způsobem se vyrábí obalové materiály a podklady pro magnetické pásky. Mezi polymery patří také různé laky (vytvářející pěnu v organickém rozpouštědle), lepidla a další spojovací materiály, kompozity (polymerová báze s plnivem), plasty.
Aplikace polymerů
Tento druh amorfních látek je pevně zakořeněn v našich životech. Aplikují se všude. Patří mezi ně:
1. Různé základy provýroba laků, lepidel, plastových výrobků (fenolformaldehydové pryskyřice).
2. Elastomery nebo syntetické kaučuky.
3. Elektroizolačním materiálem je polyvinylchlorid neboli známá plastová okna z PVC. Je odolný vůči ohni, protože je považován za pomalu hořící, má zvýšenou mechanickou pevnost a elektrické izolační vlastnosti.
4. Polyamid je látka s velmi vysokou pevností a odolností proti opotřebení. Má vysoké dielektrické vlastnosti.
5. Plexisklo nebo polymethylmethakrylát. Můžeme jej použít v oblasti elektrotechniky nebo použít jako materiál pro konstrukce.
6. Fluoroplast neboli polytetrafluorethylen je dobře známé dielektrikum, které nevykazuje vlastnosti rozpouštění v rozpouštědlech organického původu. Jeho široký teplotní rozsah a dobré dielektrické vlastnosti umožňují jeho použití jako hydrofobní nebo antifrikční materiál.
7. Polystyren. Tento materiál není ovlivněn kyselinami. Stejně jako fluoroplast a polyamid jej lze považovat za dielektrikum. Velmi odolný vůči mechanickému namáhání. Polystyren se používá všude. Dobře se například osvědčil jako konstrukční a elektroizolační materiál. Používá se v elektrotechnice a radiotechnice.
8. Asi nejznámějším polymerem je pro nás polyetylen. Materiál vykazuje odolnost při vystavení agresivnímu prostředí, absolutně nepropouští vlhkost. Pokud je obal vyroben z polyethylenu, nemůžete se bát, že se obsah pod vlivem silného zhoršídéšť. Polyethylen je také dielektrikum. Jeho uplatnění je rozsáhlé. Vyrábějí se z něj potrubní konstrukce, různé elektrotechnické výrobky, izolační fólie, pláště pro kabely telefonních a elektrických vedení, díly pro rádia a další zařízení.
9. PVC je vysoce polymerní materiál. Je syntetický a termoplastický. Má strukturu molekul, které jsou asymetrické. Téměř neprochází vodou a vyrábí se lisováním s ražením a lisováním. Polyvinylchlorid se nejčastěji používá v elektrotechnickém průmyslu. Na jejím základě vznikají různé tepelně-izolační hadice a hadice pro chemickou ochranu, bateriové banky, izolační návleky a těsnění, vodiče a kabely. PVC je také výbornou náhradou škodlivého olova. Nelze jej použít jako vysokofrekvenční obvod ve formě dielektrika. A to vše kvůli skutečnosti, že v tomto případě budou dielektrické ztráty vysoké. Vysoce vodivé.
