Hast du dich jemals gefragt, was die mysteriösen amorphen Substanzen sind? In ihrer Struktur unterscheiden sie sich sowohl von fest als auch von flüssig. Tatsache ist, dass sich solche Körper in einem speziellen kondensierten Zustand befinden, der nur eine Nahordnung hat. Beispiele für amorphe Substanzen sind Harz, Glas, Bernstein, Gummi, Polyethylen, Polyvinylchlorid (unsere bevorzugten Kunststofffenster), verschiedene Polymere und andere. Das sind Festkörper, die kein Kristallgitter haben. Dazu gehören auch Siegellack, verschiedene Klebstoffe, Ebonite und Kunststoffe.
Ungewöhnliche Eigenschaften amorpher Substanzen
Bei amorphen Körpern werden beim Sp alten keine Flächen gebildet. Die Partikel sind völlig zufällig und haben einen engen Abstand zueinander. Sie können sowohl sehr dick als auch viskos sein. Wie werden sie von äußeren Einflüssen beeinflusst? Unter dem Einfluss verschiedener Temperaturen werden Körper flüssig, wie Flüssigkeiten, und gleichzeitig ziemlich elastisch. Wenn die äußere Einwirkung nicht lange anhält, können Substanzen mit amorpher Struktur mit einem kräftigen Schlag in Stücke brechen. langEin äußerer Einfluss lässt sie einfach fließen.
Probieren Sie zu Hause ein kleines Harzexperiment aus. Legen Sie es auf eine harte Oberfläche und Sie werden feststellen, dass es glatt zu fließen beginnt. Das ist richtig, es ist eine amorphe Substanz! Die Geschwindigkeit hängt von den Temperaturanzeigen ab. Ist er sehr hoch, beginnt sich das Harz merklich schneller auszubreiten.
Was ist sonst noch typisch für solche Körper? Sie können jede Form annehmen. Bringt man amorphe Substanzen in Form von kleinen Partikeln in ein Gefäß, beispielsweise in einen Krug, dann nehmen sie auch die Form eines Gefäßes an. Außerdem sind sie isotrop, das heißt, sie weisen in allen Richtungen die gleichen physikalischen Eigenschaften auf.
Schmelzen und Übergang in andere Zustände. Metall und Glas
Der amorphe Zustand der Materie impliziert nicht die Aufrechterh altung einer bestimmten Temperatur. Bei niedrigen Geschwindigkeiten gefrieren die Körper, bei hohen Geschwindigkeiten schmelzen sie. Davon hängt übrigens auch der Viskositätsgrad solcher Substanzen ab. Niedrige Temperaturen tragen zur Verringerung der Viskosität bei, hohe Temperaturen dagegen erhöhen sie.
Für Substanzen des amorphen Typs kann ein weiteres Merkmal unterschieden werden - der Übergang in den kristallinen Zustand und spontan. Warum passiert dies? Die innere Energie in einem kristallinen Körper ist viel geringer als in einem amorphen. Wir können das am Beispiel von Glasprodukten sehen – Gläser werden mit der Zeit trüb.
Metallglas - was ist das? Metall kann aus dem Kristallgitter entfernt werdenbeim Schmelzen, das heißt, eine Substanz mit amorpher Struktur glasig zu machen. Beim Erstarren unter künstlicher Kühlung bildet sich das Kristallgitter neu. Amorphes Metall hat einfach eine erstaunliche Korrosionsbeständigkeit. Beispielsweise würde eine daraus hergestellte Autokarosserie keine verschiedenen Beschichtungen benötigen, da sie keiner spontanen Zerstörung ausgesetzt wäre. Eine amorphe Substanz ist ein Körper, dessen atomare Struktur eine beispiellose Stärke hat, was bedeutet, dass ein amorphes Metall in absolut jedem Industriebereich verwendet werden könnte.
Kristallstruktur von Substanzen
Um die Eigenschaften von Metallen gut zu kennen und mit ihnen arbeiten zu können, muss man Kenntnisse über die Kristallstruktur bestimmter Substanzen haben. Die Herstellung von Metallprodukten und das Gebiet der Metallurgie hätten eine solche Entwicklung nicht erreichen können, wenn die Menschen nicht über bestimmte Kenntnisse über Änderungen in der Struktur von Legierungen, technologischen Methoden und Betriebseigenschaften verfügten.
Die vier Aggregatzustände
Es gibt bekanntlich vier Aggregatzustände: fest, flüssig, gasförmig, Plasma. Feste amorphe Substanzen können auch kristallin sein. Mit einer solchen Struktur kann eine räumliche Periodizität in der Anordnung von Partikeln beobachtet werden. Diese Teilchen in Kristallen können periodische Bewegungen ausführen. In allen Körpern, die wir im gasförmigen oder flüssigen Zustand beobachten, kann man die Bewegung der Teilchen in Form einer chaotischen Unordnung feststellen. Amorphe Festkörper (wie Metalle inkondensierter Zustand: Ebonit, Glasprodukte, Harze) können als gefrorene Flüssigkeiten bezeichnet werden, da Sie bei einer Formänderung ein charakteristisches Merkmal wie Viskosität feststellen können.
Der Unterschied zwischen amorphen Körpern aus Gasen und Flüssigkeiten
Manifestationen von Plastizität, Elastizität, Verhärtung während der Verformung sind charakteristisch für viele Körper. Kristalline und amorphe Stoffe haben diese Eigenschaften in stärkerem Maße, Flüssigkeiten und Gase nicht. Andererseits sieht man aber, dass sie zu einer elastischen Volumenänderung beitragen.
Kristalline und amorphe Substanzen. Mechanische und physikalische Eigenschaften
Was sind kristalline und amorphe Substanzen? Wie oben erwähnt, können amorphe Körper als solche bezeichnet werden, die einen großen Viskositätskoeffizienten haben, und bei normaler Temperatur ist ihre Fließfähigkeit unmöglich. Aber die hohe Temperatur lässt sie im Gegenteil flüssig sein, wie eine Flüssigkeit.
Kristallartige Substanzen scheinen völlig anders zu sein. Diese Feststoffe können je nach äußerem Druck einen eigenen Schmelzpunkt haben. Kristalle zu bekommen ist möglich, wenn die Flüssigkeit gekühlt wird. Wenn Sie bestimmte Maßnahmen nicht ergreifen, können Sie feststellen, dass verschiedene Kristallisationszentren im flüssigen Zustand erscheinen. In der Umgebung dieser Zentren findet die Bildung eines Festkörpers statt. Sehr kleine Kristalle beginnen sich in zufälliger Reihenfolge miteinander zu verbinden, und es entsteht ein sogenannter Polykristall. Ein solcher Körper istisotrop.
Stoffeigenschaften
Was bestimmt die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Körpern? Atombindungen sind ebenso wichtig wie die Art der Kristallstruktur. Ionenkristalle zeichnen sich durch Ionenbindungen aus, was einen fließenden Übergang von einem Atom zum anderen bedeutet. Dabei kommt es zur Bildung von positiv und negativ geladenen Teilchen. Wir können die Ionenbindung an einem einfachen Beispiel beobachten - solche Eigenschaften sind charakteristisch für verschiedene Oxide und Salze. Ein weiteres Merkmal von Ionenkristallen ist die geringe Wärmeleitfähigkeit, ihre Leistung kann jedoch beim Erhitzen deutlich steigen. An den Knoten des Kristallgitters sieht man verschiedene Moleküle, die sich durch starke Atombindungen auszeichnen.
Viele Mineralien, die wir überall in der Natur finden, haben eine kristalline Struktur. Und auch der amorphe Aggregatzustand ist Natur in ihrer reinsten Form. Nur in diesem Fall ist der Körper etwas Formloses, aber die Kristalle können die Form der schönsten Polyeder mit flachen Flächen annehmen, sowie neue feste Körper von erstaunlicher Schönheit und Reinheit bilden.
Was sind Kristalle? Amorph-kristalline Struktur
Die Form solcher Körper ist für eine bestimmte Verbindung konstant. Beryll sieht zum Beispiel immer wie ein sechseckiges Prisma aus. Machen Sie ein kleines Experiment. Nehmen Sie einen kleinen Kristall aus kubischem Salz (Kugel) und geben Sie ihn in eine spezielle Lösung, die mit demselben Salz so gesättigt wie möglich ist. Im Laufe der Zeit werden Sie feststellen, dass dieser Körper unverändert geblieben ist – er hat sich wieder zugelegtdie Form eines Würfels oder einer Kugel, die Salzkristallen eigen ist.
Amorph-kristalline Substanzen sind solche Körper, die sowohl amorphe als auch kristalline Phasen enth alten können. Was beeinflusst die Eigenschaften von Materialien einer solchen Struktur? Hauptsächlich unterschiedliche Volumenverhältnisse und unterschiedliche Anordnung zueinander. Gängige Beispiele für solche Stoffe sind Materialien aus Keramik, Porzellan, Glaskeramik. Aus der Eigenschaftstabelle von Materialien mit amorph-kristalliner Struktur geht hervor, dass Porzellan den maximalen Anteil an Glasphase enthält. Die Zahlen schwanken zwischen 40-60 Prozent. Den niedrigsten Geh alt sehen wir am Beispiel des Steingusses – weniger als 5 Prozent. Gleichzeitig haben Keramikfliesen eine höhere Wasseraufnahme.
Industrielle Werkstoffe wie Porzellan, Keramikfliesen, Steinguss und Glaskeramik sind bekanntlich amorph-kristalline Stoffe, da sie in ihrer Zusammensetzung glasige Phasen und gleichzeitig Kristalle enth alten. Gleichzeitig sollte beachtet werden, dass die Eigenschaften von Materialien nicht vom Geh alt an darin enth altenen Glasphasen abhängen.
Amorphe Metalle
Die Verwendung amorpher Substanzen wird am aktivsten im Bereich der Medizin durchgeführt. Beispielsweise wird schnell abgekühltes Metall aktiv in der Chirurgie verwendet. Dank der damit verbundenen Entwicklungen konnten sich viele Menschen nach schweren Verletzungen selbstständig fortbewegen. Die Sache ist, dass die Substanz einer amorphen Struktur ein ausgezeichnetes Biomaterial für die Implantation in Knochen ist. EmpfangenBei schweren Frakturen werden spezielle Schrauben, Platten, Stifte und Stifte eingeführt. Früher wurden für solche Zwecke in der Chirurgie Stahl und Titan verwendet. Erst später wurde festgestellt, dass sich amorphe Substanzen im Körper sehr langsam zersetzen, und diese erstaunliche Eigenschaft ermöglicht es dem Knochengewebe, sich zu erholen. Anschließend wird die Substanz durch Knochen ersetzt.
Verwendung amorpher Stoffe in der Metrologie und Feinmechanik
Exakte Mechanik basiert genau auf Genauigkeit und wird daher so genannt. Eine besonders wichtige Rolle in dieser Branche, aber auch in der Messtechnik, spielen ultrapräzise Anzeigen von Messgeräten, was durch den Einsatz von amorphen Körpern in Geräten erreicht werden kann. Dank genauer Messungen werden Labor- und wissenschaftliche Forschungen an Instituten auf dem Gebiet der Mechanik und Physik durchgeführt, neue Medikamente erh alten und wissenschaftliche Erkenntnisse verbessert.
Polymere
Ein weiteres Beispiel für die Verwendung einer amorphen Substanz sind Polymere. Sie können langsam von fest zu flüssig werden, während kristalline Polymere durch einen Schmelzpunkt und nicht durch einen Erweichungspunkt gekennzeichnet sind. Welchen physikalischen Zustand haben amorphe Polymere? Wenn Sie diesen Substanzen eine niedrige Temperatur geben, können Sie sehen, dass sie in einem glasigen Zustand vorliegen und die Eigenschaften von Feststoffen aufweisen. Durch allmähliches Erhitzen beginnen die Polymere in einen Zustand erhöhter Elastizität überzugehen.
Amorphe Substanzen, von denen wir gerade Beispiele gegeben haben, werden intensiv in verwendetIndustrie. Der superelastische Zustand erlaubt beliebige Verformungen von Polymeren und wird durch die erhöhte Flexibilität von Verbindungen und Molekülen erreicht. Eine weitere Temperaturerhöhung führt dazu, dass das Polymer noch elastischere Eigenschaften erhält. Es beginnt in einen speziellen flüssigen und viskosen Zustand überzugehen.
Wenn Sie die Situation unkontrolliert lassen und einen weiteren Temperaturanstieg nicht verhindern, wird das Polymer abgebaut, dh zerstört. Der viskose Zustand zeigt, dass alle Einheiten des Makromoleküls sehr beweglich sind. Wenn ein Polymermolekül fließt, richten sich die Verbindungen nicht nur aus, sondern kommen sich auch sehr nahe. Zwischenmolekulare Wirkung verwandelt das Polymer in eine harte Substanz (Gummi). Dieser Vorgang wird als mechanischer Glasübergang bezeichnet. Die dabei entstehende Substanz wird zur Herstellung von Folien und Fasern verwendet.
Polyamide, Polyacrylnitrile können aus Polymeren gewonnen werden. Um einen Polymerfilm herzustellen, müssen Sie die Polymere durch Matrizen mit Schlitzloch drücken und auf das Klebeband auftragen. Auf diese Weise werden Verpackungsmaterialien und Träger für Magnetbänder hergestellt. Zu den Polymeren gehören auch verschiedene Lacke (die in einem organischen Lösungsmittel Schaum bilden), Klebstoffe und andere Verbindungsmaterialien, Verbundstoffe (Polymerbasis mit Füllstoff), Kunststoffe.
Polymeranwendungen
Solche amorphen Substanzen sind fest in unserem Leben verwurzelt. Sie werden überall angewendet. Dazu gehören:
1. Verschiedene Basen fürHerstellung von Lacken, Klebstoffen, Kunststoffprodukten (Phenol-Formaldehyd-Harze).
2. Elastomere oder synthetische Kautschuke.
3. Das elektrische Isoliermaterial ist Polyvinylchlorid oder die bekannten Kunststoff-PVC-Fenster. Es ist feuerbeständig, da es als langsam brennend gilt, eine erhöhte mechanische Festigkeit und elektrische Isoliereigenschaften aufweist.
4. Polyamid ist ein Stoff mit sehr hoher Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Es hat hohe dielektrische Eigenschaften.
5. Plexiglas oder Polymethylmethacrylat. Wir können es im Bereich der Elektrotechnik oder als Material für Konstruktionen verwenden.
6. Fluoroplast oder Polytetrafluorethylen ist ein wohlbekanntes Dielektrikum, das keine Auflösungseigenschaften in Lösungsmitteln organischen Ursprungs zeigt. Sein großer Temperaturbereich und seine guten dielektrischen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz als hydrophobes oder reibungsminderndes Material.
7. Polystyrol. Dieses Material wird durch Säuren nicht angegriffen. Es kann wie Fluorkunststoff und Polyamid als Dielektrikum angesehen werden. Sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischen Einwirkungen. Styropor wird überall verwendet. So hat es sich beispielsweise als Konstruktions- und Elektroisoliermaterial bewährt. Es wird in der Elektro- und Funktechnik eingesetzt.
8. Das wohl bekannteste Polymer für uns ist Polyethylen. Das Material ist widerstandsfähig gegenüber aggressiven Umgebungen, es lässt Feuchtigkeit absolut nicht durch. Wenn die Verpackung aus Polyethylen besteht, können Sie nicht befürchten, dass sich der Inh alt unter dem Einfluss starker Stoffe verschlechtertRegen. Polyethylen ist auch ein Dielektrikum. Seine Anwendung ist umfangreich. Daraus werden Rohrkonstruktionen, verschiedene elektrische Produkte, Isolierfolien, Ummantelungen für Kabel von Telefon- und Stromleitungen, Teile für Radio und andere Geräte hergestellt.
9. PVC ist ein hochpolymeres Material. Es ist synthetisch und thermoplastisch. Es hat eine Struktur von Molekülen, die asymmetrisch sind. Lässt fast kein Wasser durch und wird durch Pressen mit Stanzen und durch Formen hergestellt. Polyvinylchlorid wird am häufigsten in der Elektroindustrie verwendet. Auf seiner Basis entstehen verschiedene wärmeisolierende Schläuche und Schläuche für den Chemikalienschutz, Batteriebänke, Isoliermanschetten und -dichtungen, Drähte und Kabel. PVC ist auch ein ausgezeichneter Ersatz für schädliches Blei. Es kann nicht als Hochfrequenzsch altung in Form eines Dielektrikums verwendet werden. Und das alles aufgrund der Tatsache, dass in diesem Fall die dielektrischen Verluste hoch sein werden. Hochleitfähig.
