Krutine: svojstava, strukture, gustoća i primjeri

Čvrsta poziva takve tvari koje mogu formirati tijelo i imaju volumen. Tekućina i plinova, oni se odlikuju oblika. Krute tvari zadržavaju oblik tijela s obzirom na činjenicu da njihove čestice nisu u mogućnosti da se slobodno kreću. Oni se razlikuju u njihovoj gustoći, duktilnost, električne vodljivosti i boje. Oni također imaju i druge osobine. Na primjer, većina od ovih tvari su rastopljeni tijekom grijanja, dobivanje tekuće agregatno stanje. Neki od njih, kad se zagrije odmah rasplinjava (sublimiran). No, postoje i oni koji se razgrađuju u druge tvari.

Vrste krutih

Sve tvari su podijeljeni u dvije skupine.

1. Amorfni, pri čemu pojedine čestice raspoređene. Drugim riječima, oni nemaju jasan (specifičnu) strukturu. Ove krutine se rastopi u određenom propisanom temperaturnom intervalu. Najčešći od tih su stakla i smole.
2. Crystal, što zauzvrat su podijeljeni u 4 vrste: atomske, molekularne, ionske, metalik. Čestice se nalaze samo u specifičnom obliku, naime u kristalnu rešetku. Njegova geometrija u različitim supstancama može uvelike varirati.

Kristalne krutine su iznad amorfne u njihovom broju.

Tipovi kristalnih krutina

U gotovo sve krute tvari imaju kristalnu strukturu. Oni se razlikuju u njihovoj strukturi. U kristalnoj rešetci sadrže različite čestice čvorova i kemikalija. To je u skladu s njima, i oni su dobili svoja imena. Svaka vrsta ima specifične osobine za to:

• Atomske kristalne rešetke krutih čestica povezane s kovalentnom vezom. Odlikuje se svojom snagom. Zbog toga, takve tvari imaju visoku točku taljenja i vrenja. Ovaj tip uključuje kvarc i dijamant.
• U kristalnoj rešetki molekulske veze između čestica karakteriziran slabost. Tvari ovog tipa karakterizira jednostavnost topljenja i ključanja. Oni se odlikuju volatilnosti, zbog čega imaju određenu miris. Te krutine su led, šećer. Gibanje molekula u čvrste tvari ovog tipa, koje karakterizira njihova aktivnost.
• Ionski kristalna rešetka u čvorovima izmjenjivati odgovarajuće čestice nabijene pozitivno i negativno. Oni drže elektrostatskog privlačenja. Ovaj tip rešetke u lužinama, soli, postoji bazičnim oksidima. Mnoge tvari ovog tipa su dobro topljive u vodi. Zbog vrlo jaka veza između iona su otporni. Gotovo svi od njih su bez mirisa, jer su karakterizira ne-volatilnosti. Tvari s ionskom rešetke nesposoban da provode električnu struju, kao u svom sastavu nema slobodnih elektrona. Tipičan primjer čvrstog iona - sol. Takva kristalna rešetka daje to krhki. To je zbog činjenice da niti jedna od njezinih pomaka može uzrokovati ionske odbojne sile.
• Metalni kristalna rešetka samo kemikalija ioni su prisutni u čvorovima, pozitivno nabijenih. Između njih postoje slobodni elektroni kroz koje prolazi izvrsnu toplinsku i električnu energiju. Zato je bilo metali drugačije značajke, kao što su vodljivosti.

Opći pojmovi čvrsta

Krute tvari i tvari - to je praktički ista stvar. Ovi uvjeti iz jedne od 4 stanja agregacije. Krutina ima stabilan oblik i karakter termičke gibanja atoma. Potonji napraviti male oscilacije u blizini ravnotežnih položaja. Grana znanosti bavi proučavanje sastava i unutarnje strukture nazivaju čvrstog stanja. Postoje i drugi važni područja znanja koji su uključeni u takve tvari. Promjena oblika vanjskim utjecajima i gibanje naziva mehanike deformabilnih tijela.

Zbog različitih svojstava čvrstih tvari, oni su se u raznim tehničkim uređajima stvorio čovjek. Najčešće temelj njihove uporabe su svojstva kao što su tvrdoća, volumen, masu, elastičnost, plastičnost, krhkosti. Moderna znanost se mogu koristiti i druge kvalitete krutih tvari koja se može otkriti samo u laboratoriju.

Što je kristalno

Kristali - čvrsto tijelo stavlja u određenim čestice reda. Svaka kemijska ima svoju strukturu. Njegovih atoma tvore trodimenzionalno periodičkog slaganje nazivom rešetke. Krute tvari imaju drugačiju strukturu simetrije. Kruti kristalni stanje se smatra stabilnim, jer ima minimalnu količinu potencijalne energije.

Većina krutih materijala (prirodni) sastoji se od velikog broja pojedinih slučajno orijentiranih zrna (kristalita). Takve tvari se nazivaju polycrystalline. To uključuje tehničke legure i metali, kao i puno kamenja. Monokristalni nazivaju prirodne ili sintetičke monokristala.

U većini takvih čvrstih tijela nastaju iz stanja tekuće faze, podnesen taline ili otopine. Ponekad, oni su izvedeni iz plinovitom stanju. Ovaj proces se naziva kristalizacije. Zahvaljujući znanstvenoj i tehnički napredak postupka kultiviranja (sinteze) raznih tvari proizvedene u industrijskom mjerilu. Većina kristala ima prirodni oblik redovitog poliedra. Njihova veličina variraju. Na primjer, prirodni kvarc (gorski kristal) može težiti i do nekoliko stotina kilograma, i dijamanti - do nekoliko grama.

U amorfne krutine, atomi su u stalnom oscilacija oko slučajno nalaze točke. Oni pohraniti neke kratkog dosega, ali ne i dugog dometa. To je zbog činjenice da su njihove molekule raspoređeni na udaljenosti koja se može usporediti s njihovom veličinom. Najčešće u našem životnom primjeru to je čvrsta staklastog stanja. Amorfni materijali često gleda kao tekućina sa beskrajno velikom viskoznosti. Vrijeme kristalizacije je ponekad toliko velika da se ne prikazuje.

Da je iznad svojstva tih tvari čine ih jedinstvenim. Amorfne krutine smatraju nestabilna, jer tijekom vremena mogu ići u kristalnom stanju.

Molekule, atoma, od kojih obuhvaća krutine pakiran s visokom gustoćom. Oni praktički održavati njihov relativni položaj u odnosu na ostale čestice i drže zajedno intermolekularne interakcije. Razmak između molekula krutina u različitim smjerovima naziva parametar kristalna rešetka. Struktura tvari i simetrije definiraju množinu svojstva kao što su elektronska, trake cijepanja i optike. Kada je izložen čvrste dovoljno velike sile, ove osobine mogu biti više ili manje povrijeđeno. Kada se to čvrsta primamljiva zaostala deformacija.

Atomi čvrstih tijela oscilirati, koji je zbog posjedovanja toplinske energije. Budući da su zanemarivi, oni se mogu promatrati samo u laboratorijskim uvjetima. Molekularna struktura čvrstih tvari u velikoj mjeri utječe na njegova svojstva.

Proučavanje krutine

Nekretnine svojstva tih materijala, njihova kvaliteta i čestica gibanje proučavao različite pododjeljke fizici čvrstog stanja.

Za studije koriste: radio spektroskopijom, strukturna analiza upotrebom X-zrake i druge metode. Tako proučavati mehaničke, fizičke i toplinska svojstva tvari. Tvrdoća, otpornost na stres, vlačna čvrstoća, faza transformacije proučava materijale. To u velikoj mjeri preklapa s fizikom krutina. Postoji još jedna važna suvremena znanost. Za proučavanje postojećih i sintezu novih tvari održavaju čvrstog stanja kemije.

Značajke tvari

Karakter pokreta vanjski elektron čvrstih atomi određuje mnogih svojih svojstava, primjerice, električno. Postoji 5 klase takvih tijela. Oni su postavljeni ovisno o vrsti atoma:

• Jonski, osnovna karakteristika koja je sila zbog elektrostatskog privlačenja. Njegove značajke: refleksije i apsorpcije svjetlosti u infracrvenom području. Pri niskoj temperaturi, ionski veza karakterizira niska električne vodljivosti. Primjer takvog materijala je natrijeva sol klorovodične kiseline (NaCl).
• Kovalentna provodi na uštrb elektronskog para, koja spada u oba atoma. Takva veza je podijeljena na: slobodan (jednokratno), dvokrevetne i trokrevetne. Ovi nazivi ukazuju na prisutnost elektronskih parova (1, 2, 3). Dvostrukih ili trostrukih veza nazivaju COMBI. Postoji još jedna podjela grupe. Dakle, ovisno o raspodjeli gustoće elektrona izoliranih polarne i nepolarne veze. Prvo nastaje različita atoma, a druga - jednaki. Kao krutina stanje materije, primjeri kojih su - dijamant (C) i silicij (Si), odlikuje se gustoće. Većina čvrstih kristala samo kovalentna veza.
• Metalni spajanjem valentni elektroni atoma. Kao rezultat toga, postoji ukupno elektron oblak koji se pomiče pod utjecajem električnog napona. Metalni veza nastaje kada dugo spajanja atoma. Da su u mogućnosti donirati elektrone. Mnogi metali, složeni spojevi ovog veza oblikovana čvrstog stanja materije. Primjeri: natrij, barij, aluminij, bakar, zlato. Ne-metalni spojevi su sljedeći: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu Zn _{5 8.} Tvari s metalnim vezom (metala) su različite u fizikalnim svojstvima. Oni mogu biti tekući (Hg), meko (Na, K), vrlo je teško (W, Nb).
• Molekulska proizlaze iz kristala koji nastaju odvojene molekule tvari. Karakterizira ga praznine između molekula sa gustoćom elektrona nula. Snage povezuju atomi ovih kristala su znatne. U isto molekula su privučeni jedni druge samo slabe medumolekulskog atrakcija. To je razlog zašto su veze između njih lako uništavaju toplinom. Veze između atoma raspasti mnogo teže. Molekulska veza je podijeljena u orijentacija disperzije i indukcije. Primjer takve krute tvari je metan.
• Vodik, koji nastaje između pozitivno polarizirani atoma ili molekula i njihovih negativno polariziranu najmanji čestica molekule ili drugih dijelova. Ti odnosi mogu pripisati led.

Nekretnine tvari

Ono što znamo danas? Znanstvenici su dugo proučavao svojstva čvrstog stanja tvari. Kada je izložen temperaturama i to mijenja. Prijelaz na tjelesne tekućine zove se topi. Transformacija krutine u plinovito stanje naziva se sublimacija. Sa smanjenjem temperature javlja kristalizacija. Neke tvari pod utjecajem hladnoće prebačen u amorfne faze. Ovaj proces se naziva vitrifikacija znanstvenike.

U faznih prijelaza mijenja unutarnju strukturu krutina. Najveći naručivanja stječe se temperatura spusti. Pri atmosferskom tlaku i temperaturi T> 0 K svaka tvar postoji u prirodi, skrutne. Samo helij, od kojih je kristalizacija, potrebno je tlak od 24 atm, je iznimka od tog pravila.

Čvrstog stanja daje mu različita fizikalna svojstva. Oni opisuju specifično ponašanje tijela pod utjecajem određenih područja i snaga. Ove osobine su podijeljeni u skupine. 3 alocirati način izlaganja odgovara tri vrste energije (mehaničkih, termičkih, elektromagnetske). Prema tome postoje tri skupine fizička svojstva krutine:

• Mehanička svojstva se odnose na naprezanja i deformacija tijela. Prema tim kriterijima, krute tvari se dijele na elastične, reoloških, snage i tehnologije. Ostatak je tijelo zadržava svoj oblik, ali to se može promijeniti vanjske sile. U ovom slučaju to može biti od plastične deformacije (početni prikaz nije vratio), elastične (vraća u prvobitni oblik) ili destruktivan (kada je određeni prag raspada / pauza). Pregledajte ovi napori opisuju elastične modulima. Čvrsta ne samo odupire kompresiju, istezanje, ali i smjenama, uvijanje i savijanje. kruta tijela snaga da se odupru pozivu svoje imovine uništene.
• Toplinska manifestira pod utjecajem toplinskih polja. Jedan od najvažnijih svojstava - tališta, po kojoj se tijelo pretvara u tekuće stanje. Opaženo je u kristalnom obliku. Amorfni tijela posjeduju latentnu toplinu fuzije, kao što je njihova prijelaza u tekuće stanje, kada se temperatura povisuje postupno. Kada su došli do određene topline amorfni tijelo gubi svoju elastičnost i postaje plastičnosti. Ovo stanje znači postizanje njihovog staklišta. Kada grijanje javlja kruto tijelo deformacije. Osim toga, često se širi. Kvantitativno, ovo stanje karakterizira određeni faktor. Tjelesna temperatura utječe na mehanička svojstva, kao što je protočnost, plastičnost, čvrstoću i snagu.
• Elektromagnetsko povezana s izloženosti čvrstih mikročestica tokova i elektromagnetskih valova visoke čvrstoće. To uključuje staž i zračenja svojstva.

struktura bend

Krute tvari su klasificirani i tzv bend struktura. Dakle, među njima razlikujemo:

• Vodiča, naznačen time, da su i vodljivosti valentni trake preklapaju. Tako se elektroni mogu kretati između njih, čime najmanju energiju. Za vodiča su svi metali. Kada električna struja nastaje na takvu razliku potencijala tijela (zbog slobodnog kretanja elektrona između točaka sa najniža i velikim potencijalom).
• Dielektrika, koja područja se ne preklapaju. Interval između njih veća od 4 eV. Za obavljanje elektrone iz valence da zahtijeva veliku energiju vodljivi pojas. Zahvaljujući tim svojstvima dielektrika praktički nije provodljiv.
• Poluvodiča, naznačen time odsutnosti provođenja i valencija vrpci. Interval između njih je manje od 4 eV. Za prijenos elektrona s valencijom u vodljivi pojas zahtijeva manje energije od dielektrika. Pure (nelegirane i eigenfunctions) poluvodiči slabo struja prolazi.

Molekularna gibanje u krute tvari uzrokuju njihova elektromagnetska svojstva.

druga svojstva

Krute tvari se dijele i njihove magnetska svojstva. Postoje tri skupine:

• Dijamagnetski svojstva koja ovise malo o temperaturi ili od agregatnog stanja.
• Paramagnetski, rezultira iz orijentacije provođenja elektrona i magnetskih momenata atoma. Prema Curie njihovu osjetljivost opada kako temperaturi. Tako, na 300 K što je 10 ^-5.
• Magnetska tijelo s uređena struktura ima dugog dosega atoma. U čvorovima rešetke povremeno su postavljeni čestice magnetskog momenta. Ove krutine i tvari često koriste u različitim područjima ljudskog djelovanja.

Najteži tvar u prirodi

Što su oni? tvari gustoće u velikoj mjeri odrediti njihovu tvrdoću. U posljednjih nekoliko godina, znanstvenici su otkrili nekoliko materijala koji tvrde da su „najviše izdržljiva tijelo.” Najčvršći - on (fullerite kristalne molekule s fulerena), što je oko 1,5 puta jače od dijamanta. Nažalost, to je trenutno dostupan samo u vrlo malim količinama.

Do danas, najteže tvar, koja se kasnije može koristiti u industriji - lonsdalite (šesterokutna dijamant). On je 58% teže nego dijamant. Lonsdalite - allotropic modifikacija ugljika. Njegova kristalna rešetka je vrlo sličan dijamant. Lonsdaleite stanica sadrži 4 atoma, a dijamant - 8. od najčešće korištenih kristala danas je najteže dijamant.