Čvrsti materijal: svojstva, struktura, gustina i primjeri

Čvrstih poziva, kao supstance koje su u stanju da formiraju tijelo i imaju zapreminu. Tečnosti i gasova, one se razlikuju po svom obliku. Čvrste materije zadržavaju oblik tijela s obzirom na činjenicu da su njihove čestice nisu u mogućnosti da se slobodno kreću. Oni se razlikuju u svojim gustoće, duktilnost, električna provodljivost i boja. Oni također imaju i druge osobine. Na primjer, većina tih tvari istopio tokom grijanje, sticanje tečnom agregatnom stanju. Neki od njih kada se zagrije odmah gasifikovana (pročišćeno). Međutim, postoje i oni koji se kvare u druge supstance.

Vrste čvrstih čestica

Sve materije su podijeljeni u dvije grupe.

1. Amorfne, u kojima pojedinac čestice su raspoređeni nasumično. Drugim riječima, oni nemaju jasan (specifična) strukture. Ove materije mogu se istopi u određenom intervalu propisane temperature. Najčešći od njih su stakla i smole.
2. Crystal, što zauzvrat su podijeljeni u 4 tipa: atomske, molekularne, jonski, metalik. Čestice se nalaze samo u određenom obrascu, odnosno u kristalnu rešetku. Njegova geometrija u različitim supstance mogu varirati.

Kristalne čvrste nadvladati amorfne u njihovom broju.

Vrste kristalne čvrste materije

U gotovo svim čvrste materije imaju kristalnu strukturu. Oni se razlikuju u njihovoj strukturi. U svom kristalne rešetke čvorovi sadrže različite čestice i kemikalije. To je u skladu s njima, i oni su dobili imena. Svaka vrsta ima specifične osobine za to:

• Atomske kristalne rešetke čvrstih čestica povezani kovalentna veza. Odlikuje se svoju snagu. Zbog toga, takve supstance imaju visok topljenja i ključanja. Ovaj tip uključuje kvarc i dijamant.
• U kristalne rešetke molekularne veze između čestica se odlikuje slabost. Supstance ove vrste se odlikuju jednostavnost topljenja i ključanja. Oni se odlikuju nestabilnost, zbog čega imaju određeni miris. Ove materije su led, šećer. Kretanje molekula materije ove vrste se odlikuju aktivnost.
• Na jonske kristalne rešetke u čvorištima naizmenično odgovarajuće čestice optužen pozitivno i negativno. Oni drže elektrostatičkog privlačenja. Ovaj tip rešetke postoji u baze, soli, osnovni oksida. Mnoge supstance ovog tipa su lako topiv u vodi. Zbog vrlo jaku vezu između jona su vatrostalnih. Gotovo svi od njih su bez mirisa, jer se odlikuje ne nestabilnosti. Supstance jonskim rešetkasti u stanju da sprovede električne struje, kao što je u svom sastavu nema slobodnih elektrona. Tipičan primjer čvrste ion - soli. Takav kristalne rešetke daje krhki. To je zbog činjenice da je bilo koji od svoje smjene može uzrokovati ion odbojne sile.
• Metalne kristalne rešetke samo kemikalija ioni su prisutni u čvorovima, pozitivno se tereti. Između njih postoje slobodni elektroni kroz koji prolazi izvrsnu toplinsku i električnu energiju. Zato je bilo metala različitih karakteristika, kao što su provodljivost.

Opšti pojmovi čvrstih

Materije i materije - to je praktički ista stvar. Ovi termini iz jednog od 4 agregatna stanja. Krute tvari imaju stabilan oblik i karakter termičke kretanja atoma. Potonji prave male oscilacije u blizini ravnoteže pozicije. Grana nauke koja se bavi proučavanjem sastava i unutrašnje strukture, nazivaju fizike čvrstog stanja. Postoje i druge važna područja znanja su uključeni u takve supstance. Mijenja oblik od vanjskih utjecaja i kretanja pod nazivom mehanike deformabilnih tijela.

Zbog različitih svojstava čvrstih čestica, oni se koriste u raznim tehničkim uređajima stvorio čovjeka. Najčešće osnovu njihovog korištenja su svojstva, kao što su tvrdoća, volumen, masa, elastičnost, plastičnost, lomljenja. Moderna nauka može se koristiti i druge kvalitete čvrste materije, koje se mogu otkriti samo u laboratoriju.

Ono što je kristalno

Kristali - solidna tijelo nalazi u određenom čestica reda. Svaki kemijske ima svoju strukturu. Njegova atomi formiraju trodimenzionalno periodične slaganje zove rešetke. Čvrstih tvari imaju drugačiju strukturu simetrije. Solid kristalno stanje se smatra stabilnim, jer ima minimalnu količinu potencijalne energije.

Ogromna većina čvrstih materijala (prirodni) sastoji se od velikog broja proizvoljno orijentirani pojedinačnih zrna (kristalita). Takve tvari se nazivaju polikristalnih. To uključuje tehničke legura i metala, kao i puno kamenja. Monokristalni zove prirodnog ili sintetičkog monokristala.

U većini takvih čvrstih tijela se formiraju od države tečne faze, dostavljen topi ili rješenje. Ponekad, oni su izvedeni iz plinovitom stanju. Ovaj proces se naziva kristalizacije. Zahvaljujući naučnom i tehničkom napretku postupka uzgoja (sinteza) raznih materija koje produciraju industrijskom nivou. Većina kristala ima prirodnu oblik redovnog poliedra. Njihova veličina variraju. Na primjer, prirodni kvarcni (gorski kristal) može težiti i do nekoliko stotina kilograma, i dijamanti - do nekoliko grama.

U amorfne materije, atomi su u stalnom oscilacija oko nasumično nalazi poena. Oni čuvanje nekih kratkog dometa reda, ali ne i dugog dometa. To je zbog činjenice da su njihove molekule su raspoređeni na daljinu koji se može porediti sa njihovom veličinom. Najčešće u našem životu primjer za to je solidan staklasto stanje. Amorfni materijali se često smatra kao tečnost sa beskonačno velikim viskoznosti. Vrijeme kristalizacije je ponekad toliko velika da se ne prikazuje.

To je iznad svojstva tih tvari ih čine jedinstvenim. Amorfne materije smatraju nestabilnim jer tokom vremena može ići u kristalno stanje.

Molekula, atoma, od kojih se sastoji od čvrstog prepun visoke gustoće. Praktično održavaju relativni položaj u odnosu na ostale čestice i drže zajedno intermolekulska interakcije. Razmak između molekula čvrste u različitim pravcima se zove kristalne rešetke parametar. Struktura materije i njene simetrije definiraju mnoštvo svojstava, kao što su elektron bend, dekolte i optike. Kada je izložen čvrste dovoljno velike snage, te osobine mogu biti više ili manje prekršena. Kada se to čvrsta podložna rezidualni deformacije.

Atomi čvrstih tijela osciliraju, koji je zbog posjedovanje toplotne energije. Pošto su zanemarivi, oni se mogu posmatrati samo u laboratorijskim uvjetima. Molekularnu strukturu materije u velikoj mjeri utjecati na svoja svojstva.

Proučavanje materije

Properties od tih materijala, njihove kvalitete i čestica kretanja proučavao razne poddionica fizici čvrstog stanja.

Za studija koristi: radio spektroskopija, strukturna analiza pomoću X-zraka i druge metode. Tako proučavaju mehaničke, fizičke i termička svojstva materije. Tvrdoća, otpornost na stres, zatezna čvrstoća, faza transformacije studira materijala. To u velikoj mjeri preklapa s fiziku čvrste materije. Postoji još jedan važan moderne nauke. Za proučavanje postojećih i sintezu novih supstanci održan SSD hemije.

karakteristike materije

Karakter pokreta vanjski elektron čvrste atoma određuje mnoge od njegovih svojstava, na primjer, električno. Postoje 5 klasa takvih tijela. Oni su postavljeni ovisno o vrsti atoma:

• Jonski, Osnovna karakteristika koja je sila elektrostatičkog privlačenja. Njegove karakteristike: refleksija i apsorpcija svjetlosti u infracrvenom području. Na niskoj temperaturi, jonske obveznica karakteriše nizak električnu provodljivost. Primjer materijala takva je natrijeva so solne kiseline (NaCl).
• Kovalentno vrši na račun jednog elektronski par koji pripada oba atoma. Takvu vezu je podijeljena na: jedan (za jednu osobu), dvokrevetne i trokrevetne. Ova imena ukazuju na prisustvo elektron parova (1, 2, 3). Dvokrevetne i trokrevetne obveznice se nazivaju višestruke. Postoji još jedna podjela grupe. Dakle, u zavisnosti od distribucije gustoća elektrona izoliranih polarne i nepolarne veze. Prvi se formira različitih atoma, a drugi - jednaki. Takva SSD materije, od kojih su primjeri su - dijamant (C) i silicij (Si), odlikuje gustine. Većina čvrstih kristala su samo kovalentna veza.
• Metal formiran kombinacijom valentnih elektrona atoma. Kao rezultat toga, tu je ukupno elektronski oblak koji je raseljeno pod utjecajem električnog napona. Metal obveznica se formira kada dugo vezivanja atoma. Da su u stanju da daju elektrone. Mnoge metale, kompleksnih jedinjenja ove obveznice se formira SSD materije. Primjeri: natrijum, barija, aluminij, bakar, zlato. Nemetalnih jedinjenja su: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Supstance sa metalnim lijepljenje (metali) su različite fizičke osobine. Oni mogu biti tečnosti (Hg), meka (Na, K), jako teško (W, NB).
• Molekularna koji su nastali u kristale koji se formiraju zasebne molekule materije. Odlikuje se jaz između molekula sa gustoće nula elektrona. Sila povezivanja atoma u ovim kristalima su znatne. U isto molekule su se jedan drugome samo slab intermolekulska atrakciju. To je razlog zašto su veze između njih lako uništili topline. Veze između atoma kolaps mnogo teže. Molekularna veza je podijeljena na orijentaciju, disperzija i indukcija. Primjer takve čvrste materije je metan.
• Vodik, koji se javlja između pozitivno polarizovani atoma ili molekula istog i negativno polarizirani najmanja čestica molekula ili drugim dijelovima. Ovi odnosi mogu se pripisati led.

svojstva materije

Šta ćemo danas poznajemo? Naučnici su dugo proučavao svojstva čvrstog stanja materije. Kada je izložen temperaturama i mijenja ga. Tranzicija tečnosti tijela se zove topljenje. Transformacija čvrstog u gasovito stanje se naziva sublimacija. Sa smanjenjem temperature dolazi do punog drveta kristalizacije. Neki supstance pod uticajem hladnog prebačen u amorfne faze. Ovaj proces se naziva vitrifikacija naučnici.

U drugoj fazi tranzicije mijenja unutrašnju strukturu materije. Najviši naručivanje stiče se temperatura spusti. Na atmosferskom pritisku i temperaturi T> 0 K svaka supstanca postoje u prirodi, učvrstiti. Samo helija, od kojih je kristalizacija je potrebno da se pritisak od 24 bankomat, je izuzetak od ovog pravila.

SSD daje drugačiji fizičke osobine. Oni opisuju specifično ponašanje tijela pod uticajem pojedinih polja i snaga. Ove osobine su podijeljeni u grupe. 3 Izdvojiti način izloženosti odgovaraju tri vrste energije (mehaničke, termičke, elektromagnetno). U skladu s tim postoje tri grupe fizičkih svojstava materije:

• Mehanička svojstva se odnose na stres i deformacije tijela. Prema ovim kriterijima, čvrste su podijeljeni u elastične, reološka, snagu i tehnologiju. Ostatak je tijelo zadržava svoj oblik, ali se može promijeniti spoljne sile. U ovom slučaju to može biti od plastične deformacije (početni prikaz nije vratio), elastična (vraća na prvobitni oblik) ili destruktivna (kada određeni prag raspada / pauza). Komentar ti napori opisuju elastični moduli. Solid ne samo da se opire kompresije, istezanje, ali i smjene, uvijanje i savijanje. kruti snage tijela da se odupru poziv njegove imovine uništene.
• Termalni ispoljava pod uticajem termalnih polja. Jedna od najvažnijih osobina - topljenja, na kojoj se tijelo pretvara u tečno stanje. Uočeno je u kristalne čvrste materije. Amorfna tijela imaju latentnu toplotu fuzije, kao njihov prelazak na tečnom stanju kada se temperatura postepeno podiže. Nakon postizanja određene topline amorfno tijelo gubi elastičnost i postaje plastičnost. Ovo stanje znači postizanje njihova temperatura prijelaza u staklo. Kada grijanje javlja krutog tela deformacije. Osim toga, često se širi. Kvantitativno, ovo stanje se karakteriše određeni faktor. temperatura tijela utječe na mehanička svojstva, kao što su fluidnost, plastičnost, čvrstinu i snagu.
• Elektromagnetskog povezani sa izlaganjem čvrstim mikročestica tokove i elektromagnetni talasi visoku krutost. To uključuje probni rad i zračenja svojstva.

band struktura

Čvrste materije su svrstani i tzv bend strukture. Dakle, među njima se razlikuju:

• Vodiči, naznačen time da je provodljivost i valence bendova preklapaju. Tako se elektroni mogu kretati između njih, donosi najmanje energije. Za upravljače su sve metale. Kada se električna struja formirana na takav potencijalna razlika tijelo (zbog slobodnog kretanja elektrona između tačaka sa najnižim i veliki potencijal).
• Dielektricima, koja područja ne preklapaju. Interval između njih je veća od 4 eV. Za obavljanje elektrona iz valentne u potrebna velika energija provođenja bend. Zahvaljujući ovim svojstvima Dielektrici praktično ne provodi.
• Elektroničke komponente, karakteriše odsustvo provođenja i valence bendova. Interval između njih je manja od 4 eV. Za prijenos elektrona iz valentne do provođenja bend zahtijeva manje energije nego dielektricima. Pure (nelegiranih i eigenfunctions) poluvodiča slabo struja prolazi.

Molekularna pokreta u čvrste izazvati njihov elektromagnetskih svojstava.

druga svojstva

Čvrste materije su podijeljeni i njihova magnetska svojstva. Postoje tri grupe:

• Dijamagnetik nekretnine koje ovise malo o temperaturi ili agregatno stanje.
• Paramagnetičan, rezultat orijentaciju provođenja elektrona i magnetski momenti atoma. Prema Curie njihova podložnost opada što je temperatura. Tako je na 300 K je 10 ^-5.
• A magnetni tijelo sa naredio strukturu imaju dalekometne poredak atoma. U čvorovima rešetke se periodično raspoređeni čestice sa magnetnim trenutke. Ove materije i materije često se koristi u različitim sferama ljudskog djelovanja.

Najteže supstanca u prirodi

Šta su oni? materije gustina u velikoj mjeri odrediti njihovu tvrdoću. U posljednjih nekoliko godina, naučnici su otkrili nekoliko materijala koji tvrde da su "najizdržljivije tijelo." Najčvršći - to fullerite (kristal molekula s fulerena), što je oko 1,5 puta više nego dijamant. Nažalost, to je trenutno dostupan samo u vrlo malim količinama.

Do danas, najteže tvar, koja se kasnije mogu koristiti u industriji - lonsdalite (heksagonalne dijamant). On je 58% teže nego dijamant. Lonsdalite - alotropskih modifikacija ugljika. Njegova kristalne rešetke je veoma sličan dijamant. Lonsdaleite ćelija sadrži 4 atoma, ali dijamant - 8. od najčešće koristi kristale danas je najteža dijamant.