Аморфное состояние Аморфные тела

Кристаллическое тело обладает определенной, фиксированной температурой плавления, при которой происходит скачкообразное изменение агрегатного состояния вещества (переход из твердого состояния в жидкое или, минуя жидкое состояние, непосредственно в газообразное — процесс сублимации). Изменение агрегатного состояния аморфного тела происходит плавно, в широком температурном интервале. Поэтому температура плавления является физико-химической характеристикой только кристаллических тел. [c.35]

Различие между кристаллическими и аморфными телами особенно резко проявляется в их отношении к нагреванию. В то время как кристаллы каждого вещества плавятся при строго определенной температуре и прн той же температуре происходит переход из жидкого состояния о твердое, аморфные тела ие имеют [c.163]

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]

Рассматривая аморфное тело как переохлажденную жидкость, оцепеневшую из-за очень больщой вязкости, следует помнить, что в отличие от жидкостей в аморфном веществе обмен между соседними частицами практически не происходит. Большая вязкость расплавов затрудняет движение и переориентировку молекул, что препятствует образованию зародышей твердой фазы. Поэтому прн быстром охлаждении жидкостей (расплавов) оии затвердевают не в кристаллическом, а в аморфном состоянии. [c.159]

Подводя итоги вышеизложенному, можно дать общую характеристику процессам стеклообразования и самим стеклообразным, или аморфным, телам, исходя из представления об агрегатных и фазовых состояниях вещества. Процесс стеклообразования является переходом из жидкого агрегатного состояния в твердое агрегатное состояние. Так как этот переход осуществляется без фазового превращения, то аморфные тела обладают по фазовому состоянию жидкостной структурой с типичным для нее ближним порядком. Следовательно, стеклообразные, или аморфные, тела являются твердыми по агрегатному признаку и жидкими по фазовому признаку. [c.122]

На практике кристаллизация аморфных веществ наблюдается очень редко, так как структурные изменения затормаживаются из-за большой вязкости твердых тел. Поэтому, если не прибегать к специальным средствам, например к длительному высокотемпературному воздействию, переход в кристаллическое состояние протекает с исчезающе малой скоростью. В подобных случаях можно считать, что вещество в аморфном состоянии практически вполне устойчиво. [c.159]

В случае кристаллизации пачек, остающихся в окружении какого-то числа макромолекул, характеризующихся упорядоченностью, свойственной аморфному состоянию полимерного тела, представление о поверхности раздела физически значительно более определенно, что позволяет рассматривать фазовые состояния полимеров и их фазовые превращения (напр., кристаллизацию, плавление, рекристаллизацию), но требует осторожного использования привычных понятий, особенно термодинамических. Это же следует и из сложного строения кристаллич. фазы, в к-рой для наиболее мел- [c.160]

Образование и преобразование надмолекулярной структуры при синтезе, переработке и эксплуатации. Формы Н. с., с одной стороны, определяют комплекс физич. свойств полимерного тела, а с другой — сами зависят от химич. строения макромолекул. Для образования всего богатства форм Н. с. в кристаллическом состоянии тела необходима возможность самого процесса кристаллизации. Для этого требуется достаточно регулярное строение макромолекул и высокая их гибкость, обеспечивающая заметную скорость процессов упорядочения. Нарушение этих условий приводит к образованию аморфных тел с присущими им формами Н. с. Очень жесткие макромолекулы продолговатой формы вследствие действия межмолекулярных сил образуют стеклообразные полимерные тела, обнаруживающие во многих случаях весьма высокую упорядоченность макромолекул, сравнимую с порядком в кристаллич. телах. Для таких стеклообразных тел характерны фибриллярные формы Н. с. и соответствующие им комплексы свойств. Очень жесткие макромолекулы скрученной формы, изменить к-рую они без химич. воздействий не могут, образуют стеклообразные тела с глобулярной Н. с., отличающиеся от фибриллярных тел того же химич. строения повышенной хрупкостью. [c.160]

Стеклообразным называется твердое состояние аморфных тел. Оно характеризуется наибольшей силой связи между молекулами. Типичным примером твердого аморфного тела является неорганическое силикатное стекло. Стеклообразные вещества обладают прочностью истинных твердых (кристаллических) тел, для которых характерно небольшое изменение объема от действия значительных сил (растяжения, сжатия). [c.59]

Обычно в твердом состоянии металлы - кристаллические тела, то есть атомы в них размещены в геометрически правильном порядке, в отличие от аморфных тел, в которых атомы расположены хаотично, беспорядочно. Наличие в материале кристаллической или аморфной структуры связано, в частности, со скоростью охлаждения расплава. Для привычных аморфных материалов, таких, как, например, смола или силикатное стекло, обычная скорость охлаждения уже достаточно велика, чтобы из-за быстрого увеличения вязкости расплава при охлаждении атомы не успевали перестраиваться, образуя упорядоченную кристаллическую решетку. Использование же очень больших скоростей охлаждения - порядка Ю -е-Ю К/с - позволяет сохранять аморфную структуру и у ряда металлических сплавов, получая при этом весьма высокими отдельные свойства этих материалов - износостойкость, прочность, магнитные характеристики и т.д. /1/. Однако сложность реализации подобных технологий в промышленном масштабе очевидна, и сегодня подавляющее больщинство применяемых в технике металлических материалов имеет кристаллическую структуру. Поэтому, говоря дальше о металлах и металлических сплавах, мы будем иметь в виду кристаллические тела. [c.9]

Рентгеноструктурные исследования показывают, что аморфное состояние подобно жидкому, т. е. характеризуется неполной упорядоченностью взаимного расположения частиц. На рис. 77 приведена структура стеклообразного диоксида кремния. Как видно, упорядоченное взаимное расположение структурных единиц, характерное для кристаллического 5102 (см. рис. 70, в), в стеклообразном 510 2 строго не выдерживается. Вследствие этого отдельные связи между структурными единица-ми неравноценны. Поэтому у аморф- ных тел нет определенной темпера- [c.122]

В структуре стекла существуют аморфная и кристаллическая фазы, находящиеся в состоянии неустойчивого равновесия. Вследствие весьма высокой вязкости стеклянного расплава скорость кристаллизации его мала и равновесие почти полностью сдвинуто в сторону аморфной фазы, то есть стекло имеет преимущественно аморфную структуру. Поэтому стеклам присущи специфические свойства, характерные для аморфных тел [c.315]

Аморфное состояние вещества. Среди твердых тел встречаются такие, Б изломе которых нельзя обнаружить никаких признаков кристаллов. Напрнмер, если расколоть кусок обыкновенного стекла, то излом его окажется гладким и, в отличие ог изломов кристаллов, ограничен не плоскими, а овальными поверхностями. Подобная же картина наблюдается при раскалывании кусков смолы, клея н некоторых других веществ. Такое состояние вещества называют аморфным. [c.163]

Жидкое состояние вещества характеризуется достаточно сильным межмолекулярным взаимодействием, распространяющимся, однако, внутри небольших агрегатов, которые в свою очередь сохраняют заметную подвижность относительно друг друга. Мгновенное охлаждение жидкости приводит к заметному изменению ее свойств высокая подвижность агрегатов молекул друг относительно друга исчезает и вещество приобретает твердость. Вместе с тем такое охлаждение жидкости обеспечивает переход многих веществ в метастабиль-ное, аморфное состояние, которое характеризуется беспорядочной ориентацией в пространстве отдельных агрегатов молекул. Вещества, находящиеся в аморфном состоянии, стремятся к упорядочению, т. е. к образованию пространственных структур, в которых расположение атомов (молекул) соответствует периодическому повторению узора в трех измерениях. Такие твердые тела называются кристаллами, а расположение атомов в них — кристаллической структурой (или кристаллической решеткой, см. с. 9 и схему ). [c.41]

Удобным способом характеристики полимерных тел в аморфном состоянии является оценка их механических свойств при различных температурах. [c.126]

Аморфные вещества в отличие от кристаллических не имеют ясно выраженного порядка во взаимном расположении слагающих их частиц (рис. 7). Кроме того, аморфные тела изотропны, т. е. их свойства совершенно одинаковы по всем направлениям внутри тела. Эти вещества не имеют постоянной температуры плавления. При нагревании они сначала размягчаются в определенном интервале температур, затем, постепенно уменьшая свою вязкость, переходят в жидкотекучее состояние. При охлаждении эти расплавы вновь могут перейти в твердое состояние без образования кристаллической структуры. На рис. 8 приведены кривые нагревания аморфного (/) и кристаллического (2) веществ. [c.29]

Ионные соединения и металлы имеют более или менее совершенную кристаллическую структуру и при обычных условиях не образуют стекол, т. е. резко выраженных аморфных тел. Это объясняется тем, что простые ионы и атомы металлов имеют сферическую симметрию и соединяются друг с другом главным образом ненаправленными связями. Естественно, что когда эти вещества переходят в термодинамически равновесное состояние, их ионы и атомы укладываются плотнейшим образом как шары соответствующих размеров. [c.42]

Рещение волнового уравнения Шредингера для кристаллов и аморфных тел приводит к различным результатам. В то время как энергетические состояния валентных электронов, принадлежащие твердому телу периодического строения, образуют квазинепрерывные зоны,—для веществ непериодического строения характерно локализованное состояние валентных электронов. Только при некоторой критической величине кинетической энергии собственные функции уравнения Шредингера [c.117]

Понятие о кинетически стабильных элементах структуры в полимерах не имеет строгого количественного критерия, но чем больше т при прочих равных условиях, тем больше кинетическая стабильность данного элемента структуры. Практически же под кинетически стабильными понимаются те флуктуационные структурные элементы, время жизни которых превышает длительность исследуемого процесса. К образованию флуктуационных структур, характеризуемых большей или меньшей кинетической стабильностью, способны все гибкоцепные полимеры, в том числе эластомеры. С точки зрения структурных особенностей эластомеров их можно считать высокомолекулярными жидкостями с более сложной структурой, чем простые жидкости. Эластомеры находятся в жидком агрегатном состоянии, но отличаются очень высокой вязкостью, поэтому их можно назвать полимерными высоковязкими жидкостями. С другой стороны, эластомеры из-за их высокой вязкости при недлительных нагружениях по своим механическим свойствам подобны упругим твердым телам. К твердым телам относятся как кристаллические, так и аморфные тела (стекла). Жидкости характеризуются непрерывно изменяющейся структурой, которая зависит от температуры Т и давления р. Для твердых же тел характерна неизменность структуры в области существования твердого состояния с данным типом структуры. Таким образо , твердое состояние ве-и ества отличается от жидкого не только структурой, но и ее постоянством при изменении внешних условий. При этом для кристаллов характерны наличие дальнего порядка и термодинамическая стабильность, а для стекол — наличие ближнего порядка и кинетическая стабильность (время жизни структурных элементов в стекле обычно существенно выше времени наблюдения). [c.25]

К наиболее приемлемым формулировкам понятия неорганического стекла относятся две — комиссии по терминологии АН СССР (1939) и американского общества испытания материалов США (1950). Определение комиссии АН СССР Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от химического состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обязательно обратимым . Определение американского общества испытания материалов Стекло—это неорганический продукт плавления, охлажденный до твердого состояния без кристаллизации. Стеклу присущи такие характерные свойства, как твердость, хрупкость и раковистый излом. Оно может быть бесцветно или окрашено, прозрачно или непрозрачно . [c.188]

Однако резко противопоставлять аморфные тела кристаллическим не следует, так как многие вещества можно получить как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. Например, кварц . Ог существует в природе в кристаллическом (горный хрусталь) и аморфном состоянии (опал). Кроме того, современные рентгенографические и электронографические исследования показали, что во многих телах, которые раньше считали аморфными (например, аморфные формы кварца или углерода), расположение атомов не является вполне хаотичным. Они содержат мельчайшие зародыши кристаллов размерами 10- —10- м. И только чрезвычайно высокой вязкостью, которая быстро нарастает при охлаждении вещества, можно объяснить отсутствие дальнейшего развития (роста) этих кристаллов. [c.29]

Вследствие сходства во внутренней структуре жидкостей и аморфных тел последние часто рассматриваются как жидкости с очень высокой вязкостью, а к твердым телам относят только вещества в кристаллическом состоянии. Уподобляя аморфные тела жидкостям, следует, однако, помнить, что в аморфных телах, в отличие от обычных жидкостей, частицы имеют незначительную подвижность — такую же, как в кристаллах. [c.164]

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]

Выводы основаны главным образом на исследованиях, доказывающих, что аморфного состояния вообще не существует, а имеются лишь кристаллические системы, которые по величине частиц можно разбить на три группы ультрамикрокристаллические, микрокристаллические и макрокристаллические образования. Если величина частиц меньше разрешающей силы микроскопа (частицы ультрамикрокристаллической группы), то тело является аморфным, в остальных же случаях тела следует считать кристаллическими. При быстром охлаждении расплавленного вещества или же при мелком раздроблении кристаллов получаются системы, в которых частицы так слабо ориентированы, что, несмотря на присущие им свойства твердого тела, их практически нельзя отличить от жидкостей. Поэтому можно приравнять друг к другу переохлажденный расплав и ультрамикрокристаллическую систему, полученную механическим раздроблением. [c.20]

Твердые тела обычно делят на кристаллические и аморфные. Правильнее было бы говорить о кристаллическом и аморфном состояниях веществ, имея, однако, в виду, что между этими состояниями нет резкого качественного различия. Современные рентгенографические, электронно-графические и электронно-микроскопические исследования показали, что во многих телах, ранее считавшихся аморфными (например, аморфный углерод, аморфные формы кремншема), расположение атомов не хаотическое. В них имеется определенная упорядоченность в расположении близлежащих атомов (ближний порядок), но отсутствует типичная для одиночных кристаллов периодичность повторения элементарной группы атомов на больших расстояниях (дальний порядок). В твердых телах частицы совершают главным образом колебательное движение около положения равновесия в узлах кристаллической решетки. Однако отдельные частицы способны перемещаться по объему твердого тела, причем поступательное движение Связано с переносом вещества и является диффузионным. Такое движение атомов происходит либо между узлами кристаллической решетки, либо путем заполнения пустых (вакантных) мест в кристаллической решетке (дырок), либо за счет перемены местами соседних частиц. [c.42]

Ниже определенного предела температуры внутренняя подвижность прекращается и материал застывает . Полимерное тело переходит из высокоэластического в стеклообразное (аморфное) состояние и включает иногда кристаллические элементы. Нижний температурный предел эластичности для каучуков обычно лежит значительно ниже 0°С. Химические процессы в застекло-ванном каучуке или резине протекают много медленнее, чем в высокоэластическом состоянии. [c.8]

Различие между кристаллическими и а.морфмыми телами особенно резко проявляется в их отношении к нагреванию. В то вре.мя как кристаллы каждого вещества плавятся прп строго определенной техшературе и при той же температуре происходит переход из жидкого состояния и твердое, аморфные те. ла не имеют определенной температуры плавления. При нагревании аморфное тело постепенно раз.мягчается, начинает растекаться и, наконец, становится совсем жидки. г. При охлаждении оно также гюстепепио затвердевает. [c.163]

Твердые тела делятся на аморфные и кристаллические. В аморфном состоянии частицы твердого тела находятся в неупорядоченной форме, напоминающей жидкое состояние. Неупорядоченность в расположении частиц аморфных тел имеет двоякое происхождение. Во-первых, неупорядоченными могут быть частицы (молекулы), обладающие очень большой протяженностью слагающие твердое тело молекулы состоят из очень большого числа атомов, в результате большим молекулам очень трудно симметрично расположиться в пространстве. Главными представителями подобного типа аморфных тел яв тяются полимеры и смолы. Во-вторых, слагающие твердое тело частицы могут соединяться, образуя порядок. Отдельные такие скопления частиц (агрегаты) располагаются незакономерно относительно друг друга, в результате чего нарушается дальний порядок. Примером подобного рода аморфных тел являются алюрфный углерод, кремний, вольфрам и т. д. [c.228]

Из этих экспериментов вытекает необходимость более углубленного рассмотрения природы аморфного состояния твердых тел. Аморфное состояние, которое обычно контролируется дифракционными методами, связывают с отсутствием дальнего порядка. Однако в дифракционно аморфных граничных слоях может существовать, как было показано, монокриста.пьный электрический порядок (в случае граничных слоев селена, обладающих фотоэлектрет- [c.204]

В отношении внутреннего строения различие между кристаллическим и аморфным состояниями вещества состоит в следую1И,ем. Упорядоченное расположение частиц в кристалле, отражаемое элементарной ячейкой, сохраняется на больших участках кристаллов, а в случае хорошо образованных кристаллов — во всем их объеме. В аморфных телах упорядоченность н раеположеиии частиц наблюдается только на очень малых участках. Кроме того, в ряде амор(()иых тел даже эта местная упорядоченность носит лишь приблизительный характер. Это различие можно коротко сформулировать следующим образом структура кристаллов характеризуется дальним порядком, структура аморфных 1СЛ — бли ж н и м. [c.164]

В термодинамике под термином твердые тела подразумеваются только кристаллические тела [17, 79]. Аморфные тела при этом считают жидкими фазами, независимо от того, находятся ли они в жидком или твердом агрегатном состоянии. Поэтому различают только две фазы 1) аморфную, жидкую, неупорядоченную и 2) кристаллическую, твердую, упорядоченную [96]. В связи с этим некоторые авторы [17] аморфное, неупорядоченное состояние называют псевдотвердым. Такой трактовки придерживаются в металлургии, а также при изучении механических свойств органических полимерных веществ. С этих же [c.163]

Твердое щество может находиться в кристаллическом и аморфном состоянии. Для торо чтобы нагляднее представить себе различия мсжд) кристаллическими и аморфными веществами, а также между твердыми телами и жидкостями, рассмотрим более подробно вопрос об упорядоченности во взаимном расположении атомов или молекул в них. Упорядоченность, которая проявляется иа расстояниях, сравнимых с межатомными, является упорядоченностью ближнего порядка, а упорядоченность, повторяющаяся на иеограииченпо больших расстояниях,— дальнего порядка. Как известно, в газах (точнее, в идеальных газах) расположение молекулы в какой-либо точке пространства ие зависит от расположения других молекул, т. е. в них отсутствует дальний и ближний порядок. Что же касается жидкостей и аморфных тел, то в них уже существует ближний порядок, характеризующийся некоторой закономерностью в расположении соседних атомов. Дальний порядок в жидкостях и аморфных телах отсутствует, так как на больших расстояниях этот порядок размывается и постепенно переходит в беспорядок . [c.11]

Термодинамическая трактовка Я. И. Френкелем плотности, (или объема) ряда тел при переходе их из жидкого (аморфного) состояния в твердое (кристаллическое) может быть допущена в отношении нефтяных коксов при переходе их из аморфного состояния с неупорядоченной структурой в кристаллическое (графит) с упорядоченной структурой. При этом переходе происходит общее уменьшение теплосодержания (TdS) с временным возрастанием его в термодинамически неустойчя- [c.204]

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]

К твердым атомных веществам относится огромное количество органических и неорганических полимеров, такие простые твердые вещества, как алмаз, кремний и другие неметаллы и металлы, а также твердые ионные соединения. Объединяющим показателем для них является то, гго эти вещества построены посредством межатомных связей. В отличие от молекулярных твердых соединений, которые всегда имеют кристаллическую структуру, атомные твердые вещества могут обладать как кристаллической, так и аморфной структурой. Металлы и ионные соединения характеризуются кристагшической структурой и в обычных условиях не образуют аморфных тел. Для полимерных материалов характерно пребывание в аморфном состоянии. Главным структурообразующим фактором для полимеров служат ковалентные связи, образующие одно-, двух- или трехмерные остовы -макромолекулярные части структуры полимерного материала. При помощи дополнительного структурообразующего фактора - ван-дер-ваальсовых и [c.108]

Кварцевое стекло представляет собой переохлажденный расплав двуокиси кремния. Его строение можно схематически представить как пространственную сетку, построенную из структурных. единиц п8Ю4/, (где п=1, 2, 3,. .., Пг) таким образом, что ни в одном направлении нельзя найти периодического расположения атомов или других структурных единиц. Структурные единицы 5104/, связаны между собой кислородными мостиками 81 — О—81, угол связи в которых может менять значение от 90 до 180°. Мы уже знаем, что непериодическая структура может быть одно-, двух- и трехмерной, т. е. иметь вид цепи, сетки или каркаса, которые в той или иной мере деформированы во всех трех направлениях. Уже отсюда видно, что каждая такая структура определенным образом упорядочена. Подчеркнем, что вообще о хаотическом, т. е. совершенно беспорядочном, соединении каких бы то ни было атомов не может быть и речи. На увеличение порядка в расположении атомов при переходе вещества в твердое, хотя и аморфное состояние указывает понижение энтропии на 15—25 кал-моль 1-град 1. Некристаллические тела можно рассматривать как многоатомные молекулы, находящиеся в твердом состоянии. Многие из них — не что иное, как многоядерные комплексы, в которых электронные пары, связывающие соседние группы структурных единиц (ядра), занимают двухцентровые орбитали. [c.118]