Heb je je ooit afgevraagd wat de mysterieuze amorfe stoffen zijn? In structuur verschillen ze van zowel vast als vloeibaar. Het is een feit dat dergelijke lichamen zich in een speciale gecondenseerde staat bevinden, die alleen op korte afstand kan worden gerangschikt. Voorbeelden van amorfe stoffen zijn hars, glas, amber, rubber, polyethyleen, polyvinylchloride (onze favoriete kunststof ramen), verschillende polymeren en andere. Dit zijn vaste stoffen die geen kristalrooster hebben. Ze bevatten ook zegellak, verschillende lijmen, eboniet en kunststoffen.
Ongebruikelijke eigenschappen van amorfe stoffen
Tijdens het splitsen worden gezichten niet gevormd in amorfe lichamen. De deeltjes zijn volledig willekeurig en bevinden zich op korte afstand van elkaar. Ze kunnen zowel erg dik als stroperig zijn. Hoe worden ze beïnvloed door invloeden van buitenaf? Onder invloed van verschillende temperaturen worden lichamen vloeibaar, zoals vloeistoffen, en tegelijkertijd behoorlijk elastisch. In het geval dat de externe impact niet lang duurt, kunnen stoffen met een amorfe structuur met een krachtige slag in stukken breken. langinvloeden van buitenaf zorgen ervoor dat ze gewoon stromen.
Probeer thuis een klein harsexperiment. Leg het op een harde ondergrond en je zult merken dat het soepel begint te vloeien. Dat klopt, het is een amorfe substantie! De snelheid is afhankelijk van de temperatuurindicatoren. Als het erg hoog is, begint de hars zich merkbaar sneller te verspreiden.
Wat is nog meer typisch voor zulke lichamen? Ze kunnen elke vorm aannemen. Als amorfe stoffen in de vorm van kleine deeltjes in een vat worden geplaatst, bijvoorbeeld in een kan, dan zullen deze ook de vorm van een vat aannemen. Ze zijn ook isotroop, dat wil zeggen dat ze in alle richtingen dezelfde fysische eigenschappen vertonen.
Smelten en overgang naar andere staten. Metaal en glas
De amorfe toestand van materie impliceert niet het handhaven van een bepaalde temperatuur. Bij lage snelheden bevriezen de lichamen, bij hoge snelheden smelten ze. Overigens hangt de mate van viscositeit van dergelijke stoffen hier ook van af. Lage temperaturen dragen bij aan een verminderde viscositeit, hoge temperaturen daarentegen verhogen deze.
Voor stoffen van het amorfe type kan nog een kenmerk worden onderscheiden: de overgang naar de kristallijne toestand en spontaan. Waarom gebeurt dit? De interne energie in een kristallijn lichaam is veel minder dan in een amorf lichaam. We kunnen dit zien in het voorbeeld van glasproducten - na verloop van tijd worden glazen troebel.
Metalen glas - wat is het? Metaal kan in het kristalrooster worden verwijderdtijdens het smelten, dat wil zeggen om een stof met een amorfe structuur glasachtig te maken. Tijdens het stollen onder kunstmatige koeling wordt het kristalrooster weer gevormd. Amorf metaal heeft gewoon een verbazingwekkende weerstand tegen corrosie. Een carrosserie die ervan is gemaakt, zou bijvoorbeeld geen verschillende coatings nodig hebben, omdat deze niet spontaan zou worden vernietigd. Een amorfe stof is een lichaam waarvan de atomaire structuur een ongekende sterkte heeft, wat betekent dat een amorf metaal in absoluut elke industriële sector kan worden gebruikt.
Kristalstructuur van stoffen
Om goed thuis te zijn in de eigenschappen van metalen en ermee te kunnen werken, moet je kennis hebben van de kristalstructuur van bepaalde stoffen. De productie van metaalproducten en het gebied van de metallurgie zouden zo'n ontwikkeling niet hebben kunnen krijgen als mensen niet over bepaalde kennis zouden beschikken over veranderingen in de structuur van legeringen, technologische methoden en operationele kenmerken.
De vier toestanden van materie
Het is algemeen bekend dat er vier aggregatietoestanden zijn: vast, vloeibaar, gasvormig, plasma. Vaste amorfe stoffen kunnen ook kristallijn zijn. Met een dergelijke structuur kan ruimtelijke periodiciteit in de rangschikking van deeltjes worden waargenomen. Deze deeltjes in kristallen kunnen periodieke bewegingen uitvoeren. In alle lichamen die we in gasvormige of vloeibare toestand waarnemen, kan men de beweging van deeltjes waarnemen in de vorm van een chaotische stoornis. Amorfe vaste stoffen (zoals metalen ingecondenseerde toestand: eboniet, glasproducten, harsen) kunnen vloeistoffen van het bevroren type worden genoemd, omdat wanneer ze van vorm veranderen, u zo'n kenmerkend kenmerk als viscositeit kunt opmerken.
Het verschil tussen amorfe lichamen uit gassen en vloeistoffen
Manifestaties van plasticiteit, elasticiteit, verharding tijdens vervorming zijn kenmerkend voor veel lichamen. Kristallijne en amorfe stoffen hebben deze eigenschappen in sterkere mate, vloeistoffen en gassen niet. Maar aan de andere kant kun je zien dat ze bijdragen aan een elastische volumeverandering.
Kristallijne en amorfe stoffen. Mechanische en fysische eigenschappen
Wat zijn kristallijne en amorfe stoffen? Zoals hierboven vermeld, kunnen amorf die lichamen worden genoemd met een enorme viscositeitscoëfficiënt, en bij normale temperatuur is hun vloeibaarheid onmogelijk. Maar door de hoge temperatuur zijn ze juist vloeibaar, net als een vloeistof.
Kristalachtige stoffen lijken totaal anders te zijn. Deze vaste stoffen kunnen hun eigen smeltpunt hebben, afhankelijk van de externe druk. Kristallen krijgen is mogelijk als de vloeistof wordt afgekoeld. Als u bepaalde maatregelen niet neemt, kunt u merken dat verschillende kristallisatiecentra in vloeibare toestand beginnen te verschijnen. In het gebied rond deze centra vindt de vorming van een vaste stof plaats. Heel kleine kristallen beginnen in willekeurige volgorde met elkaar te combineren en er ontstaat een zogenaamd polykristal. Zo'n lichaam isisotroop.
Kenmerken van stoffen
Wat bepa alt de fysieke en mechanische eigenschappen van lichamen? Atomaire bindingen zijn belangrijk, evenals het type kristalstructuur. Ionische kristallen worden gekenmerkt door ionische bindingen, wat een vloeiende overgang van het ene atoom naar het andere betekent. In dit geval de vorming van positief en negatief geladen deeltjes. We kunnen de ionische binding in een eenvoudig voorbeeld observeren - dergelijke kenmerken zijn kenmerkend voor verschillende oxiden en zouten. Een ander kenmerk van ionische kristallen is de lage geleidbaarheid van warmte, maar de prestaties kunnen aanzienlijk toenemen bij verwarming. Op de knopen van het kristalrooster zie je verschillende moleculen die zich onderscheiden door sterke atomaire bindingen.
Veel mineralen die we overal in de natuur vinden, hebben een kristallijne structuur. En de amorfe toestand van de materie is ook de natuur in zijn puurste vorm. Alleen in dit geval is het lichaam iets vormloos, maar de kristallen kunnen de vorm aannemen van de mooiste veelvlakken met platte vlakken, en ook nieuwe vaste lichamen vormen van verbazingwekkende schoonheid en zuiverheid.
Wat zijn kristallen? Amorf-kristallijne structuur
De vorm van dergelijke lichamen is constant voor een bepaalde verbinding. Beryl ziet er bijvoorbeeld altijd uit als een zeshoekig prisma. Doe een klein experiment. Neem een klein kristal kubieke zout (bolletje) en doe het in een speciale oplossing die zo verzadigd mogelijk is met hetzelfde zout. Na verloop van tijd zul je merken dat dit lichaam onveranderd is gebleven - het heeft opnieuw verworvende vorm van een kubus of een bal, die inherent is aan zoutkristallen.
Amorf-kristallijne stoffen zijn zulke lichamen die zowel amorfe als kristallijne fasen kunnen bevatten. Wat beïnvloedt de eigenschappen van materialen van een dergelijke structuur? Voornamelijk verschillende verhoudingen van volumes en verschillende opstelling ten opzichte van elkaar. Gebruikelijke voorbeelden van dergelijke stoffen zijn materialen uit keramiek, porselein, glaskeramiek. Uit de tabel met eigenschappen van materialen met een amorf-kristallijne structuur wordt bekend dat porselein het maximale percentage glasfase bevat. De cijfers schommelen tussen de 40-60 procent. We zullen het laagste geh alte zien in het voorbeeld van steengieten - minder dan 5 procent. Tegelijkertijd zullen keramische tegels een hogere wateropname hebben.
Zoals je weet, zijn industriële materialen zoals porselein, keramische tegels, steengietwerk en glaskeramiek amorf-kristallijne stoffen, omdat ze in hun samenstelling glasachtige fasen en tegelijkertijd kristallen bevatten. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat de eigenschappen van materialen niet afhankelijk zijn van het geh alte aan glasfasen erin.
Amorfe metalen
Het gebruik van amorfe stoffen wordt het meest actief uitgevoerd op het gebied van geneeskunde. Snel gekoeld metaal wordt bijvoorbeeld actief gebruikt in chirurgie. Dankzij de ontwikkelingen die ermee gepaard gaan, hebben veel mensen zich na ernstige verwondingen weer zelfstandig kunnen bewegen. Het punt is dat de substantie van een amorfe structuur een uitstekend biomateriaal is voor implantatie in botten. Hebben ontvangenspeciale schroeven, platen, pennen, pennen worden geïntroduceerd in het geval van ernstige breuken. Voorheen werden staal en titanium voor dergelijke doeleinden gebruikt in de chirurgie. Pas later werd opgemerkt dat amorfe stoffen heel langzaam in het lichaam ontleden, en deze verbazingwekkende eigenschap maakt het mogelijk dat botweefsel zich herstelt. Vervolgens wordt de stof vervangen door bot.
Gebruik van amorfe stoffen in metrologie en fijnmechanica
Exacte mechanica is precies gebaseerd op nauwkeurigheid, en daarom wordt het zo genoemd. Een bijzonder belangrijke rol in deze industrie, maar ook in de metrologie, wordt gespeeld door ultranauwkeurige indicatoren van meetinstrumenten; dit kan worden bereikt door amorfe lichamen in apparaten te gebruiken. Dankzij nauwkeurige metingen wordt laboratorium- en wetenschappelijk onderzoek gedaan bij instituten op het gebied van mechanica en natuurkunde, worden nieuwe medicijnen verkregen en wordt de wetenschappelijke kennis verbeterd.
Polymeren
Een ander voorbeeld van het gebruik van een amorfe stof zijn polymeren. Ze kunnen langzaam veranderen van een vaste stof naar een vloeistof, terwijl kristallijne polymeren worden gekenmerkt door een smeltpunt, niet een verwekingspunt. Wat is de fysieke toestand van amorfe polymeren? Als je deze stoffen een lage temperatuur geeft, kun je zien dat ze in een glazige staat komen en de eigenschappen van vaste stoffen vertonen. Geleidelijke verwarming zorgt ervoor dat de polymeren beginnen te bewegen in een staat van verhoogde elasticiteit.
Amorfe stoffen, waarvan we zojuist voorbeelden hebben gegeven, worden intensief gebruikt inindustrie. Door de superelastische toestand kunnen polymeren op welke manier dan ook worden vervormd, en deze toestand wordt bereikt door de verhoogde flexibiliteit van verbindingen en moleculen. Een verdere temperatuurstijging leidt ertoe dat het polymeer nog meer elastische eigenschappen krijgt. Het begint in een speciale vloeibare en stroperige toestand over te gaan.
Als je de situatie ongecontroleerd laat en een verdere temperatuurstijging niet voorkomt, zal het polymeer degradatie ondergaan, dat wil zeggen vernietiging. De viskeuze toestand laat zien dat alle eenheden van het macromolecuul erg mobiel zijn. Wanneer een polymeermolecuul stroomt, worden de schakels niet alleen recht, maar komen ze ook heel dicht bij elkaar. Intermoleculaire werking verandert het polymeer in een harde substantie (rubber). Dit proces wordt mechanische glasovergang genoemd. De resulterende stof wordt gebruikt om films en vezels te produceren.
Polyamiden, polyacrylonitrillen kunnen worden verkregen uit polymeren. Om een polymeerfilm te maken, moet je de polymeren door matrijzen met een sleufgat persen en ze op de tape aanbrengen. Op deze manier worden verpakkingsmaterialen en basissen voor magneetbanden geproduceerd. Polymeren omvatten ook verschillende vernissen (schuimvorming in een organisch oplosmiddel), lijmen en andere hechtmaterialen, composieten (polymeerbasis met vulmiddel), kunststoffen.
Polymeertoepassingen
Dit soort amorfe stoffen zijn stevig verankerd in ons leven. Ze worden overal toegepast. Deze omvatten:
1. Diverse bases voorvervaardiging van vernissen, lijmen, plastic producten (fenol-formaldehydeharsen).
2. Elastomeren of synthetische rubbers.
3. Het elektrisch isolatiemateriaal is polyvinylchloride, oftewel de bekende kunststof PVC ramen. Het is bestand tegen vuur, omdat het als langzaam brandend wordt beschouwd, het heeft een verhoogde mechanische sterkte en elektrisch isolerende eigenschappen.
4. Polyamide is een stof met een zeer hoge sterkte en slijtvastheid. Het heeft hoge diëlektrische eigenschappen.
5. Plexiglas of polymethylmethacrylaat. We kunnen het gebruiken op het gebied van elektrotechniek of gebruiken als materiaal voor constructies.
6. Fluoroplast, of polytetrafluorethyleen, is een bekend diëlektricum dat niet de eigenschappen van oplossen in oplosmiddelen van organische oorsprong vertoont. Dankzij het brede temperatuurbereik en de goede diëlektrische eigenschappen kan het worden gebruikt als hydrofoob of antifrictiemateriaal.
7. Polystyreen. Dit materiaal wordt niet aangetast door zuren. Het kan, net als fluorkunststof en polyamide, als een diëlektricum worden beschouwd. Zeer duurzaam met betrekking tot mechanische impact. Polystyreen wordt overal gebruikt. Het heeft zich bijvoorbeeld goed bewezen als constructief en elektrisch isolatiemateriaal. Het wordt gebruikt in elektrische en radiotechniek.
8. Waarschijnlijk het meest bekende polymeer voor ons is polyethyleen. Het materiaal vertoont weerstand bij blootstelling aan agressieve omgevingen, het laat absoluut geen vocht door. Als de verpakking van polyethyleen is gemaakt, kun je niet bang zijn dat de inhoud zal verslechteren onder invloed van sterkeregen. Polyethyleen is ook een diëlektricum. De toepassing ervan is uitgebreid. Hiervan worden leidingstructuren, diverse elektrische producten, isolatiefolie, mantels voor kabels van telefoon- en hoogspanningsleidingen, onderdelen voor radio en andere apparatuur gemaakt.
9. PVC is een hoog polymeer materiaal. Het is synthetisch en thermoplastisch. Het heeft een structuur van moleculen die asymmetrisch zijn. Gaat bijna geen water door en wordt gemaakt door te persen met stempelen en door te gieten. Polyvinylchloride wordt het meest gebruikt in de elektrische industrie. Op basis hiervan worden verschillende warmte-isolerende slangen en slangen voor chemische bescherming, batterijbanken, isolatiehulzen en pakkingen, draden en kabels gemaakt. PVC is ook een uitstekende vervanger voor schadelijk lood. Het kan niet worden gebruikt als een hoogfrequent circuit in de vorm van een diëlektricum. En dat allemaal vanwege het feit dat in dit geval de diëlektrische verliezen hoog zullen zijn. Zeer geleidend.
