Szilárdanyag: tulajdonságait, szerkezetét, a sűrűség és példák

Szilárd hívás az ilyen anyagok, amelyek kialakítására képesek a test és térfogata. Folyadékok és gázok, ezek különböztetik meg a formájukat. A szilárd formájú marad a test annak a ténynek köszönhető, hogy a részecskék nem képesek szabadon mozogni. Ezek különböznek a sűrűségük, alakíthatóság, elektromos vezetőképesség és a színt. Ők is más tulajdonságokkal rendelkezik. Például, a legtöbb ilyen anyagok megolvasztjuk a melegítés során, megszerzése a folyékony halmazállapotát. Némelyikük hevítve azonnal gázosítható (szublimált). De vannak olyanok is, amelyek lebontják egyéb anyagok.

Típusú szilárd

Minden szilárd anyagot két csoportra oszthatók.

1. Amorf, amelyben az egyes részecskék véletlenszerűen vannak elrendezve. Más szóval, nem egyértelmű (egyedi) szerkezetét. Ezek a szilárd anyagok könnyen megolvasztható egy bizonyos előírt hőmérséklet intervallumban. A leggyakoribb ezek közé tartozik az üveg és a gyanta.
2. Crystal, ami viszont vannak osztva 4 típus: atomi, molekuláris, ionos, fém. A részecskéket mindössze egy meghatározott minta, nevezetesen a kristályrácsban. A geometria különböző anyagok nagymértékben változhat.

Kristályos szilárd anyag érvényesülnek amorf számuk.

Típusai kristályos szilárd

Gyakorlatilag az összes szilárd anyag egy olyan kristályos szerkezettel. Ezek különböznek szerkezetükben. A kristályos rácsos csomópontok tartalmazhatnak különböző részecskék és vegyszerek. Ez összhangban van, és ők kapták a nevüket. Minden típus specifikus tulajdonságainak meg:

• Az atomi kristályrács a szilárd részecskéket, kovalens kötés. Ez abban különbözik erejét. Ennek köszönhetően, az ilyen anyagok magas olvadáspontja és forráspontja. Ez a típus magában kvarc és gyémánt.
• A kristályrács a molekuláris kötés a részecskék között jellemzi a gyengeség. Az ilyen típusú anyagok jellemzi könnyű olvadás- és forráspontja. Jellemzőjük a volatilitás, ami miatt egy bizonyos illata. Ezek a szilárd anyagok a jég, a cukor. Motion molekulák szilárd anyagok ilyen típusú jellemzi tevékenységüket.
• A ionos kristályrács a csomópontok váltakozhatnak mindenkori részecskék töltésű pozitívan és negatívan. Ők tartják az elektrosztatikus vonzás. Ez a rács típusú létezik lúgok, sók, bázikus oxidok. Sok ilyen típusú anyag könnyen oldódik vízben. Mivel elég erős kötés alakul ki az ionok tűzálló. Szinte mindegyikük szagtalanok, mivel azokat jellemzi, hogy nem volatilitás. Rendelkező anyagok ionrácsos elvezetésére nem alkalmas, elektromos áram, mint azok összetétele nincs szabad elektronokat. Egy tipikus példa a szilárd ion - sót. Egy ilyen kristályrács adja törékeny. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy bármely elmozdulás okozhat ion taszító erők.
• A fémes kristályrács csak vegyi ionok vannak jelen a csomópontok, pozitív töltésű. Közöttük vannak szabad elektronok, amelyen keresztül halad a kiváló hő- és elektromos energiát. Ezért minden fémek különböző funkciót, mint a vezetőképesség.

Általános fogalmak tömör

Szilárd anyagok és egyéb anyagok - ez gyakorlatilag ugyanaz. Ezek a kifejezések említett egyik a 4 állapotainak összesítés. Szilárdanyag van egy stabil formáját és jellegét a termikus mozgás atomok. Az utóbbi, hogy a kis rezgések mellett az egyensúlyi pozíciókat. Tudományág foglalkozik a tanulmány az összetételét és belső szerkezetét, a továbbiakban szilárdtest fizika. Vannak más fontos területeken a tudás részt az ilyen anyagokat. Változó alakja a külső hatások és a mozgás az úgynevezett mechanika deformálható testek.

Mivel a különböző tulajdonságait szilárd, azokat használják a különböző technikai eszközök által teremtett ember. Leggyakrabban alapján azok használatáról voltak tulajdonságok, mint a keménység, térfogat, tömeg, rugalmasság, plaszticitás, törékenység. A modern tudomány is használható, és más minőségű szilárd anyagok akkor is csak a laboratóriumban.

Mi kristály

Kristályok - egy szilárd testet helyezünk egy bizonyos sorrendben részecskék. Minden kémiai saját szerkezetét. A atomokkal együtt egy háromdimenzióssá periodikus stacking úgynevezett rács. A szilárd anyagokat egy eltérő szerkezetű szimmetria. A szilárd kristályos állapotban stabilnak tekinthető, mert minimális mennyiségű helyzeti energiát.

A túlnyomó többsége a szilárd anyagok (természetes) áll, egy nagy számú, véletlenszerűen orientált egyes magokat (krisztallitok). Ezek az anyagok az úgynevezett polikristályos. Ezek közé tartozik a műszaki ötvözetek és fémek, valamint a sok jéggel. A monokristályos nevezett természetes vagy szintetikus egykristályok.

A legtöbb ilyen szilárd testek képződnek az állam folyadékfázis, benyújtott olvadék vagy oldat. Néha származnak gáz halmazállapotban. Ezt a folyamatot nevezzük a kristályosodás. Hála a tudományos és műszaki fejlődéshez történő termesztés eljárás során (szintézis) különböző anyagok előállítása ipari méretekben. A legtöbb kristályok természetes alakja szabályos poliéder. Méretük változó. Például a természetes kvarc (hegyikristály) is nyomhat akár több száz kilogramm, és gyémántok - akár több gramm.

Amorf szilárd anyag, az atomok állandó oszcilláció körül véletlenszerűen elhelyezkedő pont. Tárolnak néhány rövid hatótávolságú érdekében, de nem hosszú távú. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a molekulák vannak elrendezve bizonyos távolságban, hogy össze lehet hasonlítani a méretük. A leggyakoribb az életünkben példa erre a szilárd üveges állapotú. Az amorf anyagok gyakran tekintik a folyadék egy végtelenül nagy a viszkozitása. Az idő a kristályosodás néha olyan nagy, hogy nem jelenik meg.

Hogy a fenti tulajdonságok ezen anyagok teszik egyedivé. Kristályos és amorf anyagok tekinthetők instabil, mert az idő múlásával is bemegy a kristályos állapotban.

Molekulák, atomok, amelyek egy szilárd tele nagy sűrűségű. Gyakorlatilag megtartsák relatív helyzetben, az egyéb részecskék és tartja össze intermolekuláris kölcsönhatás. A távolság a molekulák a szilárd különböző irányokba nevezzük a kristályrács paramétert. A szerkezet az anyag és a szimmetria meghatározzák több tulajdonságok, mint például elektron sávban, hasítás és optika. Amikor kitéve szilárd elég nagy erők, ezek a tulajdonságok lehetnek többé vagy kevésbé sérül. Ha ez a szilárd támadható maradó alakváltozás.

Az atomok szilárd testek rezegnek, ami annak köszönhető, hogy birtokában hőenergia. Mivel ezek elhanyagolhatóak, akkor csak figyelhető laboratóriumi körülmények között. A molekuláris szerkezete szilárd nagyrészt befolyásolhatják tulajdonságait.

A tanulmány a szilárd

Tulajdonságok ezen anyagok tulajdonságait, a minőség és a részecske mozgási vizsgálták különböző alszakaszait szilárdtest fizika.

A tanulmány használt: rádió spektroszkópia, szerkezeti elemzés röntgensugarak és egyéb módszerekkel. Így tanulmányozza a mechanikai, fizikai és termikus tulajdonságai szilárd. A keménységet, a stressz, szakítószilárdság, fázisátalakulás tanulmányok anyagok. Ez nagyrészt átfedi a fizika szilárd. Van még egy fontos a modern tudomány. Vizsgálni meglévő és szintetizáló új anyagok birtokában szilárdtest kémia.

Jellemzők szilárd

Karakter mozgás külső elektron szilárd atomok meghatározza sok tulajdonságait, például elektromosan. Jelenleg 5 osztály az ilyen szervezetek. Ezek beállítva típusától függően az atomok:

• Ionos, alapvető jellemzője, amely az erő az elektrosztatikus vonzás. Tulajdonságai: gondolkodás és az elnyelt fény az infravörös tartományban. Alacsony hőmérsékleten, az ionos kötés jellemző az alacsony elektromos vezetőképesség. Egy példa egy ilyen anyag a nátrium-só sósav (NaCl).
• Kovalens végzett rovására egy elektronpár, amely tartozik mindkét atom. Ilyen kapcsolat van osztva: egy (egyetlen), kettős és hármas. Ezek a nevek jelenlétét jelzik elektron párok (1, 2, 3). Kettős vagy hármas kötéseket nevezzük többszörösei. Van egy másik részlege a csoportban. Tehát, attól függően, hogy az elektron sűrűség eloszlását izolált poláros és nem poláros kötés. Az első van kialakítva a különböző atomok, és a második - azonos. Az ilyen szilárd halmazállapot, amelyekre példák - a gyémánt (C) és a szilícium (Si), azzal jellemezve, hogy a sűrűsége. A legtöbb szilárd kristályok csak egy kovalens kötés.
• Fém kombinálásával kialakított vegyérték elektronok az atomok. Ennek eredményeként, van egy teljes elektron felhő, amely elmozdul hatása alatt egy elektromos feszültség. Fém kötés akkor képződik, amikor a kötési atom hosszúságú. Hogy képesek adományozni elektronokat. Sok fémek komplex vegyületei e kötés képződik a szilárd halmazállapot. Példák: nátrium, bárium, alumínium, réz, arany. Nem-fémes vegyületek a következők: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Anyagok, amelyek olyan fém kötés (fémek) különbözőek a fizikai tulajdonságai. Ezek lehetnek folyékony (Hg), lágy (Na, K), nagyon nehéz (W, Nb).
• Molekuláris felmerülő a képződő kristályokat külön molekula anyag. Ez jellemzi a rések közötti molekulák nulla elektronsűrűség. Force lévő kapcsoló atomok ezek a kristályok jelentős. Ugyanakkor molekulák azok vonzzák egymást csak gyenge intermolekuláris vonzás. Éppen ezért a köztük lévő kapcsolatok könnyen elpusztult hőt. A csatlakozások közötti atomok összeomlás sokkal nehezebb. Molekuláris kötés van osztva orientáció, a diszperzió és indukciós. Egy példa az ilyen szilárd anyag a metán.
• Hidrogén, amely akkor a pozitívan polarizált atomok vagy molekulák azok, és negatívan polarizált legkisebb szemcse egy molekula vagy más részek. Ezek a kapcsolatok tudható jég.

Tulajdonságok szilárd

Mit tudunk ma? A tudósok már régóta tanulmányozza a tulajdonságait szilárdtest anyagok. Amikor hőmérsékletnek vannak kitéve, és változtassa meg. Az átmenet a testfolyadék nevezik olvadási. Az átalakulás a szilárd a gáz halmazállapotú nevezzük szublimáció. A csökkenő hőmérséklettel lép fel Szilárd kristályosítással. Néhány anyag hatása alatt a hideg át az amorf fázisban. Ezt a folyamatot nevezik vitrifikáció tudósok.

A fázisátalakulások megváltoztatja a belső szerkezete szilárd anyagok. A legmagasabb rendelési megszerzi a hőmérséklet csökken. A légköri nyomás és a hőmérséklet T> 0 K bármely anyag a természetben létező, megszilárdulni. Csak hélium, a kristályosodás, amely szükséges, hogy a nyomás a 24 atm, egy kivétel ez alól.

Szilárdtest ad neki egy másik fizikai tulajdonságait. Leírják az adott szervek magatartása hatására egyes területek és erők. Ezek a tulajdonságok két csoportra oszthatók. 3 Kiosztani megvilágítás módszer megfelelő háromféle energia (mechanikus, hő-, elektromágneses). Ennek megfelelően azok léteznek három csoport fizikai tulajdonságai a szilárd anyagok:

• Mechanikai tulajdonságok a stresszel kapcsolatos és a deformáció szervek. Ezeknek a kritériumoknak megfelelően, a szilárd vannak osztva rugalmas, reológiai, az erő és a technológia. A többi a test megtartja a formáját, de meg lehet változtatni egy külső erő. Ebben az esetben lehet, hogy a képlékeny deformáció (kezdeti nézet nem tért vissza), rugalmas (visszatér az eredeti alakját), vagy destruktív (amikor egy bizonyos küszöbértéket lebomlik / szünet). Tekintse át ezeket az erőfeszítéseket leírására rugalmassági modulusz. Solid nemcsak ellenáll tömörítés, nyújtás, hanem eltolódik, csavaró és hajlító. merev test ereje ellenállni a hívást az ő tulajdonát megsemmisült.
• Thermal nyilvánul hatása alatt termikus területeken. Az egyik legfontosabb tulajdonságok - olvadáspont, amelynél a szervezet átalakítja egy folyékony állapotban. Ez figyelhető meg, kristályos szilárd anyagok. Amorf szervek rendelkeznek látens fúziós hője, mint a átmenet a folyékony állapotban, amikor a hőmérsékletet fokozatosan emeljük. Amikor elér egy bizonyos hő amorf test elveszti rugalmasságát és válik plaszticitás. Ez azt jelenti, állapot elérését üveg átmeneti hőmérsékletet. Amikor a hevítés lép fel merev test deformációja. Sőt, gyakran kitágul. Mennyiségileg ez az állapot jellemzi egy bizonyos tényező. Testhőmérséklet befolyásolja a mechanikai tulajdonságait, így folyóképességét, plaszticitást, merevséget és szilárdságot.
• Elektromágneses expozícióval kapcsolatos szilárd mikrorészecskék áramlások és az elektromágneses hullámok a nagy merevség. Ezek közé tartozik a próbaidő és a sugárzási tulajdonságokkal.

sávszerkezetének

A szilárd anyagot osztályoztuk, és az úgynevezett sávszerkezet. Tehát, köztük különböztethető meg:

• Vezetékek, azzal jellemezve, hogy a vezetőképesség és a vegyérték sávok átfedés. Így az elektronok mozoghat közöttük, így a legkisebb energiát. A vezetékek minden fém. Amikor elektromos áram van kialakítva, hogy egy ilyen potenciális különbség test (miatt a szabad mozgását elektronok közötti pontok a legalacsonyabb és a magas potenciál).
• Dielektrikumra területek nem fedik egymást. Az intervallum között nagyobb, mint 4 eV. A magatartás az elektronokat az vegyérték igényel nagy energiát vezetési sávban. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően dielektrikumokon gyakorlatilag nem vezető.
• Semiconductors, jellemez, hogy nem a vezetési és a vegyértéke sávok. Az intervallum között kisebb, mint 4 eV. Az elektronok átvitelét a vegyérték a vezetési sávban kevesebb energiát igényel, mint dielektrikumok. Pure (ötvözetlen és eigenfunctions) félvezetők rosszul folyik áram.

Molekuláris mozgás a szilárd okozhat az elektromágneses tulajdonságait.

egyéb tulajdonságok

Szilárdanyag megoszlanak és azok mágneses tulajdonságok. Három csoport:

• Diamágneses tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek függnek kicsit a hőmérséklet, vagy aggregációs állapotától.
• A paramágneses, eredő a tájékozódás a vezetési elektronok és mágneses pillanatok az atomok. Szerint Curie érzékenységüket csökken a hőmérséklet. Így, 300 K hőmérsékleten ez 10 ^-5.
• A mágneses test rendezett szerkezetű, hosszú távú atom sorrendben. A csomópontok a rács periodikusan elrendezve részecskék mágneses pillanatok. Ezek a szilárd anyagok és a gyakran használt anyagok különböző területeken az emberi tevékenység.

A legkeményebb anyag a természetben

Mik ezek? szilárdanyag sűrűségű nagymértékben meghatározzák azok keménysége. Az utóbbi években a tudósok felfedezték, több anyagot, amelyek azt állítják, hogy „a legtartósabb testet.” A legtöbb szilárd anyag - ez fullerite (kristály molekulák egy fullerén), ami körülbelül 1,5-szer nehezebb, mint a gyémánt. Sajnos, jelenleg csak nagyon kis mennyiségben.

A mai napig a legkeményebb anyag, amely később fel lehet használni az iparban - lonsdalite (hatszögletű gyémánt). Ő 58% -kal keményebb, mint a gyémánt. Lonsdalite - allotropic módosítása szén. A kristályrács nagyon hasonlít egy gyémánt. Lonsdaleite cellában 4 atomot, de a gyémánt - 8. Az általánosan használt kristályok ma a legnehezebb gyémánt.