Аморфное, стеклообразное и кристаллическое состояние вещества

Стекло представляет собой типичный пример так называемого аморфного состояния вещества, которое в отличие от кристаллического характеризуется двумя признаками изотропностью свойств и отсутствием температуры плавления. Аморфные тела встречаются обычно в виде двух форм компактной и дисперсной. Представителем компактной формы является стеклообразное состояние, в дисперсной форме находятся сажа, аморфный бор, аморфный кремний и т. п. Для аморфного состояния характерно наличие только ближнего порядка в расположении структурных единиц. Дальний порядок, свойственный кристаллам, отсутствует. Компактное аморфное состояние представляет собой сильно переохлажденную жидкость и отличается от последней только отсутствием лабильного обмена местами между отдельными структурными ассоциатами, что обусловлено высокой вязкостью. В дисперсном аморфном состоянии, представляющем собой тонкий порошок, состоящий из агрегатов, не имеющих упорядоченного строения, химическое взаимодействие между отдельными частицами полностью [c.306]

Аморфное фазовое состояние полимеров характеризуется отсутствием дальнего порядка, флуктуационным ближним порядком в расположении молекул, устойчивость которого зависит от агрегатного состояния вещества, изотропией формы и физических свойств (т. е. Ил независимостью от направления), а также отсутствием четко выраженной температуры точки плавления. Для низкомолекулярных тел аморфному фазовому состоянию отвечает только жидкое агрегатное состояние, поскольку в твердом агрегатном состоянии они характеризуются трехмерным дальним порядком, т. е. образуют правильную кристаллическую решетку. Исключение составляют природные и синтетические смолы (природные смолы — канифоль, янтарь синтетические—фенолформальдегидные смолы с молекулярной массой 700—1000 и др.), а такл<е обычное силикатное стекло. Для смол и стекла переход из твердого агрегатного состояния в жидкое и обратный переход из жидкого в твердое протекает плавно. При этом изменений в структуре не происходит, так как в твердых и жидких стеклах наблюдается только ближний порядок расположения молекул. Такой постепенный переход из одного агрегатного состояния в другое без изменений в структуре, специфичный для аморфного фазового состояния, называют стеклованием, а аморфные твердые тела стеклообразными, или стеклами. [c.73]

Стеклообразные полупроводники, халькогенидные и окисные, имеют, как и обычные кремнеземистые стекла, аморфное строение. У них раковистый излом и нет точки плавления — имеется лишь температурный интервал размягчения. Естественно, что на них не распространяются закономерности кристаллического состояния вещества. [c.191]

С химической точки зрения аморфное и кристаллическое состояния одного и того же вещества различаются, как правило, своей реакционной способностью. При одних и тех же условиях в аморфном или в стеклообразном состоянии вещества имеют больший запас внутренней энергии, чем в кристалле, и поэтому в таких состояниях они обычно более реакционноспособны. [c.94]

Вещество может находиться в трех состояниях жидком, кристаллическом и аморфно-стеклообразном (газообразное состояние мы не рассматриваем). Это относится и к полимерным веществам. Однако последние могут нахо- диться еще в одном состоянии, характерном только для полимеров, — в высокоэластичном, при котором вещества приобретают способность к обратимой деформируемости, а отдельные звенья цепных молекул под влиянием теплового движения перемещаются так же, как и в случае жидкости. Однако, поскольку все части молекулы связаны [c.61]

Кроме жидкого и кристаллического состояний, вещества могут существовать еще и в стеклообразном состоянии. Это состояние соответствует по характеру расположения молекул жидкому состоянию, но способность молекул к перемещению (текучесть) полностью утрачена. Все твердые аморфные тела или стекла находятся в этом состоянии. [c.35]

Подобное же влияние, как было показано автором, оказывают и все разрыхления внутренней структуры, а также и различные нарушения правильной кристаллической структуры. Этим же обусловливается и различие соответствующих свойств вещества в кристаллическом и в аморфном (в частности, в стеклообразном) состояниях. Вещество всегда много более активно (и следовательно, менее устойчиво) в стеклообразном состоянии, чем в кристаллическом, так как обладает более высокими растворимостью, химической активностью и др. [c.358]

Внутренняя энергия зависит не только от вида вещества, но и от его дисперсности и внешних условий. Слои вещества, прилежащие к поверхности, характеризуются повышенным запасом энергии. Поэтому с повышением степени дисперсности и вызываемым этим увеличением поверхности вещества возрастает его химическая активность. Повышение химической активности наблюдается при всех видах разрыхления структуры вещества, т. е. не только при возрастании суммарной внешней поверхности частиц, но и при повышении внутренней микропористости, при нарушении правильной кристаллической структуры, а также при применении данного вещества не в кристаллическом, а в аморфном (стеклообразном) состоянии. [c.164]

Кристаллическое, аморфное и стеклообразное состояние вещества. Полиморфизм и изоморфизм. [c.114]

I КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ, АМОРФНОЕ И СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ [c.140]

Рассмотрим сначала поведение аморфных полимеров при изменении температуры (рис. 6.1, а). Аморфные полимеры при нафевании постепенно переходят из стеклообразного состояния в высокоэластическое (размягчение), а затем в вязкотекучее состояние (переход к текучести). При охлаждении происходят обратные переходы из вязкотекучего в высокоэластическое состояние (затвердевание) и из высокоэластического в стеклообразное состояние (стеклование). При охлаждении полимерного расплава повышается его вязкость и уменьшается энергия теплового движения. Вследствие больших размеров макромолекул их перемещение затрудняется, и при дальнейшем охлаждении макромолекулы фиксируются до того, как они примут жесткую вытянутую форму, характерную для кристаллического состояния. Фиксации макромолекул способствует внутри- и межмолекулярное взаимодействие. Образуются локальные межмолекулярные связи - так называемые узлы. Система приобретает свойства твердого тела, но без регулярной трехмерной структуры, характерной для кристаллического состояния, те. образуется стеклообразное вещество. [c.149]

Чтобы из беспорядочного (жидкого) состояния вещество перешло в упорядоченное (кристаллическое), всегда необходимо некоторое время. Оно носит название времени кристаллизации. Если охлаждение и застывание происходит быстрее, чем время, необходимое для кристаллизации, то образуется аморфное, или стеклообразное тело, в котором частицы остаются неупорядоченными, как в жидкости. [c.8]

Стеклообразное состояние — это аморфное состояние вещества, формирующееся при затвердевании переохлажденного расплава. Обратимость перехода из стеклообразного состояния в расплав и наоборот (стеклование) является особенностью, которая отличает стеклообразное состояние от других аморфных состояний. Постепенное возрастание вязкости расплава препятствует кристаллизации вещества, т.е. переходу к термодинамически более устойчивому кристаллическому состоянию с меньшей свободной энергией. Процесс стеклования характеризуется температурным интервалом. Переход вещества из стеклообразного состояния в кристаллическое является фазовым переходом 1-го рода. [c.307]

В случаях перехода жидкости не в кристаллическое, а в стеклообразное состояние падение температуры происходит равномерно и на кривой не наблюдается ступеньки , характерной для перехода вещества в кристаллическое состояние. Вся жидкость постепенно делается все более вязкой, густой и, наконец, застывает в стеклоподобную массу. На всем участке температур мы имеем дело с жидким состоянием, только вязкость жидкости при охлаждении настолько увеличивается, что жидкость почти утрачивает свою текучесть. Так же постепенно происходит переход аморфного вещества в жидкое состояние при нагревании аморфное вещество не имеет резкой температуры плавления. [c.60]

Перейдем к краткому рассмотрению механизма кристаллизации вещества из расплава. Всякая жидкость при достаточном понижении ее температуры переходит в твердое состояние. В больщинстве случаев это твердое тело имеет кристаллическую структуру, хотя в редких случаях оно может застывать в аморфную, стеклообразную массу, которую называют переохлажденной жидкостью или твердым раствором. Мы остановимся только на рассмотрении перехода жидкости в кристаллическое состояние, т. е. на кристаллизации из расплава. [c.183]

Анализируя приведенные в табл. 57 данные, характеризующие спектры ЭПР, следует иметь в виду, что эксперимент часто проводился в условиях, не исключающих протекание процессов отжига и дальнейших превращений носителей спектров ЭПР. Кроме тОго, как уже указывалось выше, существенное влияние на возникающий сигнал ЭПР оказывает фазовое состояние облучаемого вещества. Например, сигнал в спектрах ЭПР облученного поликристаллического йодистого этила был существенно слабее, чем облученного стеклообразного образца [107]. Одновременное присутствие в замороженном образце нескольких фаз — аморфной и кристаллической, вполне возможное в некоторых условиях проведения замораживания, значительно влияет на кинетику появления носителей сигнала ЭПР и природу этих носителей. Другим, не менее важным обстоятельством, является влияние различных примесей на кинетику этого процесса. Ингибирующее влияние примесей и загрязнений, отмеченное в случае [c.316]

Действительно, твердое аморфное тело тем и отличается от кристаллического, что в нем сохраняется структура, соответствующая структуре жидкости. Такое состояние вещества называется стеклообразным. [c.58]

Кристаллическое вещество может образовываться путем фазового перехода из любого неупорядоченного состояния из паров, растворов, расплавов, из стеклообразного (аморфного) состояния или же путем перекристаллизации из другой кристаллической фазы. Переход в кристаллическое состояние — это качественный скачок, который происходит при строго определенной температуре кристаллизации. [c.358]

Вещество, находящееся в жидком, агрегатном состоянии, может переходить в твердое агрегатное состояние (затвердевать) двумя путями. Жидкость может перейти либо в кристаллическое состояние, либо в стеклообразное. Первый процесс называется кристаллизацией, второй — стеклованием. Эти процессы принципиально отличаются друг от друга. Кристаллизация— это фазовый переход. При кристаллизации вещество из аморфного состояния переходит в кристаллическое фазовое состояние. Стеклование не является фазовым переходом. Вещество и в жидком и в стеклообразном состоянии находится в одном и том же фазовом состоянии — аморфном. [c.36]

Дальнейшее изложение основных характеристик свойств вещества в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях относится только к тем продуктам, молекулы которых обладают гибкостью, т. е. только к полимерным продуктам. Более того, эти сведения относятся лишь к аморфным полимерам, поскольку специфическому поведению кристаллических полимерных веществ будет посвящен специальный раздел (глава четвертая) данной части книги. [c.130]

Следовательно, однозначный вывод о фазовом переходе в полимерном веществе можно сделать в том случае, если на рентгенограмме, соответствующей кристаллическому состоянию, возникли новые интерференционные кольца, которых не было на рентгенограмме, соответствующей аморфному состоянию полимерного вещества. Для неориентированных образцов полимера изложенное иллюстрируется приводимыми на рис. 34 двумя схемами рентгенограмм, из которых а соответствует аморфному образцу и б — кристаллическому одного и того же полимера. Обычно такие рентгенограммы получают с образцов полимера в температурной области стеклообразного и высокоэластического его состояний, если есть, конечно, уверенность в том, что в стеклообразном [c.172]

Аморфное, стеклообразное и кристаллическое состояние вещества. Само понятие аморфности предполагает отсутствие какой бы ни было структуры как в дальнем, так и ближнем порядках, полное статистическое разупорядочение частиц. Такое положение осуще ствимо, если сила связи между частицами меньше энергии теплового возбуждения. Такого рода бесструктурное состояние можно приписать разреженным газам, в меньшей мере молекулярным жидкостям, которые кристаллизуются в виде молекулярных кристаллов со слабым ван-дер-ваальсовым взаимодействием между молекулами. С этой точки зрения ни один металл в термодинамически стабильном состоянии не может быть бесструктурным, поскольку в твердом, а тем более в жидком состоянии сохраняется металлическая связь, осуществляемая делокализованными электронами. Таким образом, аморфное состояние в данном понимании исключает полупроводимость. [c.258]

Структура твердого тела в зависимости от порядка расположения структурных единиц может представлять собой правильную пространственную структуру в кристаллических телах. Прн бесиорядочном расположении ССЕ образуется изотропная структура, характерная для гелей, студне] или стеклообразных тел. Анизотропное или изотропное состояние веществ имеют важное значение. В анизотропных веществах проявляется зависимость физико-химических свойств (механических, оптических, магнитных и т. д.) от выбранного направления. Например, графит легко расщепляется на слои вдоль определенной плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между кристалла МП графита наименьшие). Поэтому на практике определяют свойства анизотропных тел вдоль главной оси симметрии (И) п перпендикулярно ей (I). Изотропное (аморфное) состояние характеризуется отсутствием строгой периодичности, присущей кристаллам изотропное вещество не имеет точки плавления. При иовышенип температуры аморфное вещество размягчается II переходит в л<идкое состояние постепеино. [c.129]

Существуют два класса полимеров полностью аморфные и частично-кристаллические. Аморфные полимеры состоят из неупорядоченно-упакованных цепей, состояние которых характеризуется температурой стеклования, выше которой они превращаются из хрупких стеклообразных тел в резиноподобные эластичные вещества. Ниже температуры стеклования статистические молекулярные клубки лишены гибкости, в то время как выше температуры стеклования они становятся гибкими. Частично-кристаллические полимеры ниже температуры плавления состоят из аморфных и кристаллических участков. Аморфные участки реагируют на изменение температуры так, как было указано выше. Кристаллические участки представляют собой кристаллиты, образованные из складчатых цепей. Обычно кристаллические участки имеют морфологию сферо-литов. [c.40]

Вещество в аморфном состоянии всегда обладает ббльшей энтальпией по сравнению с кристаллическим, вследствие чего возможен самопроизвольный переход из аморфного (стеклообразного) состояния в кристаллическое (более устойчивое), но не обратно. Этот переход сопровождается небольшим выделением тепла. Например, при переходе аморфного теллура в кристаллический ДЯ298 = —2,7 ккал1моль, аморфной двуокиси кремния в кварц = —2,9 ккал1мвль. [c.115]

В ряде случаев одно г то же вещество может быть в различных состояниях. Например, 8169 сзш1ествует в стеклообразном и в нескольких кристаллических состояниях кварц (до 870°С), тридимит (от 870 до 1470°С) и кристобалит (от 1470 до 1710° С). Есть аморфная и две кристаллические модификации серы (ромбической и мо- [c.141]

Вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, может переходить в ткердое агрегатное состояние (отвердевать) двумя путями либо изменяя фазовое состояние и образуя кристаллическую рещетку (кристаллизация), либо не изменяя фазового состояния (оставаясь структурно жидким) и переходя в стеклообразное состояние (стеклование). Стеклообразными (стеклами) называют вещества твердые по агрегатному состоянию, но аморфные по фазовому. И жидкости, и стеклообразные вещества находятся в одном и том же фазовом состоянии - аморфном. Следует заметить, что стеклообразное состояние (твердое аморфное вещество) для низкомолекулярных соединений нетипично, рассматривается как переохлажденная жидкость и встречается сравнительно редко (например, силикатные стекла, канифоль). [c.132]

Интересные результаты были получены также при изучении условий, при которых радикалы в матрице твердого вещества приобретают достаточную подвижность и принимают участие в химической реакции. Я. С. Лебедев и сотр. [172] исследовали этот вопрос, наблюдая изменения спектров ЭПР радикалов, полученных в различных твердых веществах бомбардировкой электронами при низких температурах. Они нашли, что способность таких радикалов рекомбинировать сильно зависит от того, заключены ли они в кристаллах или в аморфных стеклах. В кристаллическом состоянии радикалы исчезали при абсолютной температуре, соответствующей приблизительно 90% значения температуры плавления. В стеклообразном состоянии аналогичную реакционную способность наблюдали при температуре, составляющей приблизительно 60% от температуры плавления, т.е. в интервале, соответствующем, по-видимому, температурам стеклования веществ. Подобные указания на различное поведение радикалов в кристаллах и в стеклах приведены в работе Корицкого и соавторов [168], обнаруживших резкое увеличение выхода радикалов, полученных облучением стеклообразного толуола, при добавлении незначительного количества СС и изменение характера спектра ЭПР при добавлении малых количеств сероуглерода и перекиси бензоила. Эти эффекты весьма незначительны в случае кристаллического толуола. Сообщалось также [146], что облучение стеклообразных и кристаллических алкилгалогенидов приводит к существенной разнице в распределении продуктов реакции. Интересные данные получены в случае облучения эквимолярной смеси этилена и бромистого водорода при температуре жидкого азота [122, 176]. При кратковременном облучении выход бромистого этила таков, как и при облучении жидкой смеси реагентов, когда длина кинетической цепи составляет 10 . При более продолжительном облучении эта реакция в твердом состоянии, по-видимому, достигает насыщения. Изучение спектров ЭПР обнаружило появление этильных радикалов при облучении чистого твердого этилена и полное отсутствие этих радикалов при облучении смеси этилена и бромистого водорода. Это доказывает, что химическая реакция между этими веществами протекает с высоким выходом даже при весьма низкой температуре (77° К). К сожалению, авторы не охарактеризовали степень кристалличности этой системы. [c.275]

Кристаллическое и аморфное состояние. До сих пор мы рассматривали кристалл как тело, построенное из атомов, расположенных по идеальным законам геометрии. В действительности такой подход является во лшогих отношениях абстрактной идеализацией, результатом принятого понятия однородности кристаллической среды, положенного в основу учения о форме кристаллов, их симметрии. В действительности существует непрерывный переход от идеально-правильного в геометрическом и физическом сдшсле кристалла к телам с полностью неупорядоченным расположением атомов — аморфным, стеклообразным твердым телам. Здесь следует сразу же оговориться, что у реальных веществ в таких состояниях существует определенная степень упорядоченности, в особенности касающаяся ближнего порядка. Поэтому если допустить аналогичную абстракцию, которую мы допускали до сих пор в отношении кристалла, то и аморфное состояние следует несколько идеализировать и в первом приближении считать его идеально неупорядоченным. Тогда оба этих состояния займут крайние положения на воображаемой прямой, характеризующей постепенные переходы между двумя пределами. Вслед за идеальным кристаллом на этой линии будут располагаться реальные кристаллы, которые займут на ней [c.254]

Остаток, имеющий янтарно-желтый оттенок, еще теплым быстро переносят в кристаллизатор, а приставшую к стенкам колбы часть продукта смывают в кристаллизатор несколькими порциями сухого эфира (общий объем эфира не должен превышать 80 мл). Осторожным нагреванием и перемешиванием на водяной бане (40—45°) стараются полностью растворить продукт в эфире. Иногда выделение кристаллов начинается раньше, чем растворится вся стеклообразная масса продукта. В этом случае необходимо сильным трением стеклянной палочки всю аморфную часть перевести в кристаллическое состояние. Выделившийся кристаллический продукт вместе с эфирным раствором переносят в небольшую плоскодонную колбу, которую закрывают пробкой с хлоркальциевой трубкой, и оставляют на ночь в холодильнике. Если кристаллизация не наступает, то кристаллы для затравки легко получают из небольшого количества эфирного раствора, выпарив его на часовом стекле или в чашке Петри и растерев остаток со спиртом. Продукт отфильтровывают на воронке Бюхнера и промывают осадок на фильтре 25 мл 90%-ного метилового спирта. При этом получают 16 г чистого вещества, пригодного для дальнейшей переработки. Т. пл. 138°. [c.111]

Аморфное (стеклообразное) состояние характеризуется отсутствием дальнего порядка в упорядочении структуры в отличие от кристаллического состояния. Поэтому аморфные (стеклообразные) вещества прн нагревании размягчаются и постепенно переходят в л<идкость они не имеют строго определенной температуры плавления, для таких тел можно указать только интервал температур, в котором происходит их размягчение. Явление расстекло- [c.328]

Нижним пределом существования жидкого состояния для большинства веществ, подвергаемых медленному охлаждению ниже температуры плавления Тщ, является температура кристаллизации Тс <. Тт, при которой вязкость скачкообразно возрастает до значений порядка 10 —10 МПа с (10 —10 пз) в результате спонтанного перехода жидкости в кристаллическое состояние. Если, однако, охлаждение проводить со скоростью, превышающей скорость образования, и (или) роста стабильных зародышей кристаллической фазы, то по мере понижения температуры вязкость будет возрастать монотонно, достигая характерного для твердого тела значения 10 МПа с (10 пз) при температуре стеклования Tg< Гс. Полученное таким образом аморфное (стеклообразное) твердое тело будет поэтому метаста-бильным по отношению к кристаллическому состоянию. При нагреве кривые температурной зависимости основных термодинамических параметров стеклообразного вещества (удельный объем v, энтальпия Н и энтропия S) претерпевают в области,Tg более или менее резкий излом, а их первые производные (коэффициенты объемнрго термического расширения а и изотермической сжимаемости Р, а также удельная теплоемкость Ср) скачкообразно изменяются. [c.13]

Среди природных смол можно встретить как вещества, обла-дающие всеми свойствами стеклообразных аморфных тел, так и вещества с кристаллическим строением (бензойная смола, смолы элеми, иногда канифоль). Следовательно, внешние признаки еще не являются непосредственным критерием смолообразного состояния — необходимо учитывать лоугие сушественные характеристики, в частности, поведение вещества свойства расплава. Если при этом размягчение и образуется стабил [c.17]

Зависимость Ср к)=[ Т) получали путем линейной экстраиолй-нии кривых АП и ЛБ (рис. 1) до 7,", соответственно для МЦГ и БПС. АП — Ср =1 (Т) МЦГ, закристаллизованного на 05%, АБ—С р = 7) БПС 29% кристалличности аморфная часть обоих веществ в стеклообразном состоянии. Известно, что при Т < То- теплоемкость полимеров в стеклообразном и кристаллическом состояниях одна п та же, а у мономеров она различается сравнительно мало. В данном случае приняли, что с р МЦГ, состоящего из смеси 65% кристаллов и 35% стекла, нри Т правильно описывает Ср =ЦТ) кристаллического [c.41]

Как это подробно излагалось ранее, все три физических состояния стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее — не связаны с какими-либо фазовыми превращениями в полимерах. Все они соответствуют аморфной структуре вещества с характерным для нее ближним порядком в расположении цепных молекул и их звеньев и не обладают необходимой для возникновения кристаллического состояния наивысщей плотностью упаковки. Это возможно только в том случае, когда будет осуществлена ориентация цепных молекул в целом и всех боковых групп. Процесс ориентации происходит при кристаллизации полимеров он сопровождается фазовым переходом с характерным скачкообразным изменением внутренней энергии и плотности вещества. Эти превращения в случае кристаллизации всегда сопровождаются выделением теплоты кристаллизации. [c.167]