Сіз жұмбақ аморфты заттардың не екенін ойлап көрдіңіз бе? Құрылымы бойынша олар қатты және сұйық заттардан ерекшеленеді. Өйткені, мұндай денелер тек қысқа қашықтықтағы тәртіпке ие ерекше конденсацияланған күйде болады. Аморфты заттардың мысалы ретінде шайыр, шыны, кәріптас, резеңке, полиэтилен, поливинилхлорид (біздің сүйікті пластикалық терезелер), әртүрлі полимерлер және т.б. Бұл кристалдық торы жоқ қатты денелер. Олар сондай-ақ тығыздағыш балауызды, әртүрлі желімдерді, эбонит пен пластиктерді қамтиды.
Аморфты заттардың ерекше қасиеттері
Бөліну кезінде аморфты денелерде беттер түзілмейді. Бөлшектер толығымен кездейсоқ және бір-біріне жақын қашықтықта орналасқан. Олар өте қалың және тұтқыр болуы мүмкін. Оларға сыртқы әсерлер қалай әсер етеді? Әртүрлі температуралардың әсерінен денелер сұйықтықтар сияқты сұйық және сонымен бірге жеткілікті серпімді болады. Сыртқы әсер ұзаққа созылмаған жағдайда аморфты құрылымдағы заттар күшті соққымен бөлшектенуі мүмкін. ұзақсыртқы әсер олардың жай ғана ағуына әкеледі.
Үйде шайырдан кішкене тәжірибе жасап көріңіз. Оны қатты бетке қойыңыз, сіз оның тегіс ағып жатқанын байқайсыз. Дұрыс, бұл аморфты зат! Жылдамдық температура индикаторларына байланысты. Егер ол өте жоғары болса, шайыр айтарлықтай жылдам тарай бастайды.
Мұндай денелерге тағы не тән? Олар кез келген пішінді қабылдай алады. Ұсақ бөлшектер түріндегі аморфты заттар ыдысқа, мысалы, құмыраға салынса, онда олар да ыдыс пішінін алады. Олар сонымен қатар изотропты, яғни барлық бағытта бірдей физикалық қасиеттерді көрсетеді.
Балқу және басқа күйлерге өту. Металл және шыны
Заттың аморфты күйі қандай да бір белгілі бір температураның сақталуын білдірмейді. Төмен жылдамдықпен денелер қатып қалады, жоғары жылдамдықпен олар балқиды. Айтпақшы, мұндай заттардың тұтқырлық дәрежесі де осыған байланысты. Төмен температуралар тұтқырлықтың төмендеуіне ықпал етеді, жоғары температуралар, керісінше, жоғарылайды.
Аморфты түрдегі заттар үшін тағы бір ерекшелікті ажыратуға болады – кристалдық күйге ауысу және өздігінен. Неліктен бұл болып жатыр? Кристалды денедегі ішкі энергия аморфты денеге қарағанда әлдеқайда аз. Мұны шыны бұйымдарының мысалында көруге болады - уақыт өте келе көзілдірік бұлыңғыр болады.
Металл шыны - бұл не? Металды кристалдық тордан алып тастауға боладыбалқыту кезінде, яғни аморфты құрылымды затты шыны тәрізді ету. Жасанды салқындату кезінде қату кезінде кристалдық тор қайтадан пайда болады. Аморфты металдың коррозияға керемет төзімділігі бар. Мысалы, одан жасалған автомобиль корпусы әртүрлі жабындарды қажет етпейді, өйткені ол өздігінен жойылмайды. Аморфты зат - атомдық құрылымы бұрын-соңды болмаған күшке ие дене, бұл аморфты металды кез келген өнеркәсіп саласында қолдануға болатынын білдіреді.
Заттардың кристалдық құрылымы
Металдардың сипаттамаларын жақсы білу және олармен жұмыс істей білу үшін кейбір заттардың кристалдық құрылымы туралы білім болуы керек. Адамдардың қорытпалардың құрылымының, технологиялық әдістерінің және пайдалану сипаттамаларының өзгеруі туралы белгілі бір білімі болмаса, металл бұйымдарын өндіру және металлургия саласы мұндай дамуға қол жеткізе алмас еді.
Заттың төрт күйі
Агрегацияның төрт күйі болатыны белгілі: қатты, сұйық, газ тәрізді, плазма. Қатты аморфты заттар да кристалды болуы мүмкін. Мұндай құрылыммен бөлшектердің орналасуында кеңістіктік кезеңділікті байқауға болады. Кристаллдардағы бұл бөлшектер периодты қозғалыс жасай алады. Біз газ немесе сұйық күйде бақылайтын барлық денелерде хаотикалық бұзылыс түріндегі бөлшектердің қозғалысын байқауға болады. Аморфты қатты заттар (мысалы, металдарконденсацияланған күй: эбонит, шыны бұйымдары, шайырлар) мұздатылған типті сұйықтықтар деп атауға болады, өйткені олардың пішіні өзгерген кезде тұтқырлық сияқты сипатты сипатты байқауға болады.
Аморфты денелердің газдар мен сұйықтардан айырмашылығы
Деформация кезінде пластикалық, серпімділік, қатаю көріністері көптеген денелерге тән. Кристалды және аморфты заттар мұндай сипаттамаларға көбірек ие болады, ал сұйықтар мен газдарда жоқ. Бірақ екінші жағынан, олардың дыбыстың серпімді өзгеруіне ықпал ететінін көруге болады.
Кристалды және аморфты заттар. Механикалық және физикалық қасиеттері
Кристалды және аморфты заттар дегеніміз не? Жоғарыда айтылғандай, үлкен тұтқырлық коэффициенті бар денелерді аморфты деп атауға болады, ал қарапайым температурада олардың өтімділігі мүмкін емес. Бірақ жоғары температура, керісінше, олардың сұйықтық сияқты сұйық болуына мүмкіндік береді.
Кристалл түріндегі заттар мүлдем басқа сияқты. Бұл қатты заттардың сыртқы қысымға байланысты өздерінің балқу температурасы болуы мүмкін. Сұйықтық салқындатылса, кристалдарды алуға болады. Егер сіз белгілі бір шараларды қабылдамасаңыз, онда сұйық күйде әртүрлі кристалдану орталықтары пайда бола бастағанын байқауға болады. Осы орталықтарды қоршап тұрған аймақта қатты дененің түзілуі жүреді. Өте ұсақ кристалдар бір-бірімен кездейсоқ реттілікпен қосыла бастайды және поликристал деп аталатын зат алынады. Мұндай денеизотропты.
Заттардың сипаттамалары
Денелердің физикалық-механикалық сипаттамаларын не анықтайды? Кристалл құрылымының түрі сияқты атомдық байланыстар маңызды. Иондық кристалдар иондық байланыстармен сипатталады, бұл бір атомнан екінші атомға бірқалыпты өтуді білдіреді. Бұл жағдайда оң және теріс зарядталған бөлшектердің пайда болуы. Қарапайым мысалда иондық байланысты байқауға болады – мұндай сипаттамалар әртүрлі оксидтер мен тұздарға тән. Иондық кристалдардың тағы бір ерекшелігі - жылу өткізгіштігінің төмендігі, бірақ қыздыру кезінде оның өнімділігі айтарлықтай артуы мүмкін. Кристалл торының түйіндерінде күшті атомдық байланыстармен ерекшеленетін әртүрлі молекулаларды көруге болады.
Табиғаттың барлық жерінде кездесетін көптеген минералдар кристалдық құрылымға ие. Ал материяның аморфты күйі де өзінің таза түрінде табиғат болып табылады. Бұл жағдайда ғана дене пішінсіз нәрсе, бірақ кристалдар жалпақ беттері бар ең әдемі көп қырлы пішінді қабылдауы мүмкін, сондай-ақ таңғажайып сұлулық пен тазалықтың жаңа қатты денелерін құра алады.
Кристалдар дегеніміз не? Аморфты-кристалдық құрылым
Мұндай денелердің пішіні белгілі бір байланыс үшін тұрақты болады. Мысалы, берилл әрқашан алтыбұрышты призмаға ұқсайды. Кішкене эксперимент жасаңыз. Текше тұздың кішкене кристалын (шар) алыңыз және оны бірдей тұзбен мүмкіндігінше қаныққан арнайы ерітіндіге салыңыз. Уақыт өте келе сіз бұл дененің өзгеріссіз қалғанын байқайсыз - ол қайтадан ие болдытұз кристалдарына тән текше немесе шар пішіні.
Аморфты-кристалды заттар деп аморфты және кристалдық фазаларды қамтитын денелерді айтады. Мұндай құрылымның материалдарының қасиеттеріне не әсер етеді? Негізінен көлемдердің әртүрлі қатынасы және бір-біріне қатысты әртүрлі орналасуы. Мұндай заттардың жалпы мысалдары керамикадан, фарфордан, шыны керамикадан жасалған материалдар болып табылады. Аморфты-кристалды құрылымы бар материалдардың қасиеттерінің кестесінен фарфордың құрамында шыны фазасының максималды пайызы болатыны белгілі болды. Көрсеткіштер 40-60 пайыз аралығында ауытқиды. Біз ең төменгі мазмұнды тас құю мысалында көреміз - 5 пайыздан аз. Сонымен қатар, керамикалық плиткалардың суды сіңіру қабілеті жоғары болады.
Өздеріңіз білетіндей, фарфор, керамикалық плитка, тас құю және шыны керамика сияқты өнеркәсіптік материалдар аморфты-кристалды заттарға жатады, өйткені олардың құрамында шыны тәрізді фазалар және сонымен бірге кристалдар бар. Сонымен қатар, материалдардың қасиеттері ондағы шыны фазаларының мазмұнына байланысты емес екенін атап өткен жөн.
Аморфты металдар
Аморфты заттарды қолдану медицина саласында ең белсенді түрде жүргізілуде. Мысалы, тез салқындатылған металл хирургияда белсенді қолданылады. Онымен байланысты оқиғалардың арқасында көптеген адамдар ауыр жарақаттардан кейін өздігінен қозғала алды. Мәселе мынада, аморфты құрылымның заты сүйектерге имплантациялау үшін тамаша биоматериал болып табылады. Алынғанауыр сынықтар кезінде арнайы бұрандалар, пластиналар, түйреуіштер, түйреуіштер енгізіледі. Бұрын мұндай мақсаттарда хирургияда болат пен титан қолданылған. Тек кейін ғана аморфты заттардың организмде өте баяу ыдырайтыны байқалды және бұл таңғажайып қасиет сүйек тіндерінің қалпына келуіне мүмкіндік береді. Кейіннен зат сүйекпен ауыстырылады.
Аморфты заттарды метрологияда және дәл механикада қолдану
Нақты механика дәлдікке негізделген, сондықтан ол солай аталады. Бұл салада, сондай-ақ метрологияда ерекше маңызды рөлді өлшеу құралдарының өте дәл көрсеткіштері атқарады, оған құрылғыларда аморфты денелерді қолдану арқылы қол жеткізуге болады. Дәл өлшеулердің арқасында механика және физика саласындағы институттарда зертханалық және ғылыми зерттеулер жүргізіліп, жаңа препараттар алынады, ғылыми білім жетілдірілді.
Полимерлер
Аморфты заттарды қолданудың тағы бір мысалы - полимерлер. Олар қатты күйден сұйық күйге баяу өзгере алады, ал кристалдық полимерлер жұмсарту температурасы емес, балқу температурасымен сипатталады. Аморфты полимерлердің физикалық күйі қандай? Бұл заттарға төмен температура берсеңіз, олардың шыны тәрізді күйде болатынын және қатты заттардың қасиеттерін көрсететінін көруге болады. Біртіндеп қыздыру полимерлердің жоғары серпімділік күйіне ауыса бастауына әкеледі.
Мысалдар біз келтірген аморфты заттар қарқынды түрде қолданылады.өнеркәсіп. Аса серпімділік жағдайы полимерлердің кез келген жолмен деформациялануына мүмкіндік береді және бұл күй байланыстар мен молекулалардың икемділігінің жоғарылауы есебінен қол жеткізіледі. Температураның одан әрі жоғарылауы полимердің одан да серпімді қасиеттерге ие болуына әкеледі. Ол ерекше сұйық және тұтқыр күйге өте бастайды.
Жағдайды бақылаусыз қалдырсаңыз және температураның одан әрі көтерілуіне жол бермесеңіз, полимер деградацияға ұшырайды, яғни жойылады. Тұтқыр күй макромолекуланың барлық бірліктерінің өте қозғалмалы екенін көрсетеді. Полимер молекуласы ағып жатқанда, байланыстар түзетіліп қана қоймайды, сонымен қатар бір-біріне өте жақын болады. Молекулааралық әрекет полимерді қатты затқа (резеңке) айналдырады. Бұл процесс механикалық шыны ауысу деп аталады. Алынған зат пленкалар мен талшықтар алу үшін қолданылады.
Полимерлерден полиамидтер, полиакрилонитрилдер алуға болады. Полимерлі пленканы жасау үшін полимерлерді саңылаулары бар матрицалардан басып, таспаға жағу керек. Осылайша орауыш материалдар мен магниттік таспаларға арналған негіздер шығарылады. Полимерлерге сонымен қатар әртүрлі лактар (органикалық еріткіште көбік түзетін), желімдер және басқа байланыстырушы материалдар, композиттер (толтырғышы бар полимер негізі), пластмассалар жатады.
Полимер қолданбалары
Аморфты заттардың бұл түрі біздің өмірімізде берік орын алған. Олар барлық жерде қолданылады. Оларға мыналар жатады:
1. үшін әртүрлі негіздерлактар, желімдер, пластмасса бұйымдары (фенолформальдегидті шайырлар) өндірісі.
2. Эластомерлер немесе синтетикалық каучуктар.
3. Электрлік оқшаулағыш материал - бұл поливинилхлорид немесе белгілі пластикалық ПВХ терезелер. Ол отқа төзімді, өйткені ол баяу жанады деп саналады, механикалық беріктігі мен электр оқшаулау қасиеттерін арттырды.
4. Полиамид - беріктігі мен тозуға төзімділігі өте жоғары зат. Оның жоғары диэлектрлік сипаттамалары бар.
5. Плексиглас немесе полиметилметакрилат. Біз оны электротехника саласында пайдалана аламыз немесе құрылымдарға материал ретінде пайдалана аламыз.
6. Фторопласт немесе политетрафторэтилен - органикалық шыққан еріткіштерде еру қасиеттерін көрсетпейтін белгілі диэлектрик. Оның кең температура диапазоны және жақсы диэлектрлік қасиеттері оны гидрофобты немесе үйкеліске қарсы материал ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.
7. Полистирол. Бұл материалға қышқылдар әсер етпейді. Оны фторопластикалық және полиамид сияқты диэлектрик деп санауға болады. Механикалық әсерге өте төзімді. Полистирол барлық жерде қолданылады. Мысалы, ол құрылымдық және электрлік оқшаулағыш материал ретінде өзін жақсы көрсетті. Ол электр және радиотехникада қолданылады.
8. Мүмкін, біз үшін ең танымал полимер - полиэтилен. Материал агрессивті ортаға әсер еткенде төзімділік көрсетеді, ол ылғалдың өтуіне мүлдем жол бермейді. Егер қаптама полиэтиленнен жасалған болса, күшті әсерінен мазмұны нашарлайды деп қорықпайсыз.жаңбыр. Полиэтилен де диэлектрик болып табылады. Оның қолдану аясы кең. Одан құбыр конструкциялары, әртүрлі электр бұйымдары, оқшаулағыш пленка, телефон және электр желілерінің кабельдеріне арналған қабықшалар, радиоқабылдағыштар және басқа құрылғыларға арналған бөлшектер жасалады.
9. ПВХ - жоғары полимерлі материал. Бұл синтетикалық және термопластикалық. Ол асимметриялық молекулалардың құрылымына ие. Суды дерлік өткізбейді және штамптау және қалыптау арқылы престеу арқылы жасалады. Поливинилхлорид көбінесе электр өнеркәсібінде қолданылады. Оның негізінде химиялық қорғаныс үшін әртүрлі жылу оқшаулағыш шлангтар мен түтіктер, аккумуляторлық банктер, оқшаулағыш гильзалар мен тығыздағыштар, сымдар мен кабельдер жасалады. ПВХ сонымен қатар зиянды қорғасынды тамаша алмастырады. Оны диэлектрик түріндегі жоғары жиілікті тізбек ретінде пайдалануға болмайды. Мұның бәрі бұл жағдайда диэлектрлік шығындар жоғары болатындығына байланысты. Өткізгіштігі жоғары.
