БУДОВА ТВЕРДОЇ РЕЧОВИНИ

Вивчивши зміст глави 8, студенти повинні:

знати

  • • особливості кристалічного і аморфного станів речовини;
  • • найпростіші кристалічні багатогранники і внутрішню будову кристалів;
  • • типи кристалічних структур: металеві, каркасні, іонні, молекулярні;
  • • сутність явища ізоморфізму;

вміти

  • • відносити заданий речовина до того чи іншого типу кристалічної структури;
  • • пояснювати сутність елементів симетрії кристала;
  • • вибрати ізоморфні речовини із запропонованого набору речовин;

володіти

• навичками розгляду просторової структури кристалічної речовини.

Різновиди твердого стану речовини

Що називається твердим тілом? В якості основи для визначення твердого тіла можуть бути взяті різні ознаки. Наприклад, твердим можна називати таке тіло, яке зберігає свою форму в звичайних умовах при відсутності сильних зовнішніх впливів. Такому визначенню задовольняють метали і вироби з них, вироби з пластмас, гумові покришки коліс, насіння рослин, окремі дрібні кристали солі або цукру, вироби зі скла, різні волокна, деревина, гірські породи. Якщо з усього, що ми спостерігаємо, виключити воду і водні розчини в природних басейнах і всіляких судинах, то залишаться майже виключно тверді тіла.

Тіла, що зберігають свою форму, можуть мати різне внутрішню будову, що виявляється в їх фізичні властивості. Якщо тіло являє собою індивідуальне речовина, то можна розглядати такі найважливіші різновиди.

  • 1. Кристалічні речовини, що мають строго впорядковане внутрішню будову. Якщо відоме розташування атомів в мінімальному обсязі кристала, званому елементарною клітинкою, то можна з точністю вказати, що знаходиться в будь-який віддаленій точці кристала в будь-якому напрямку і на будь-якій відстані від початку координат елементарної комірки. Це те, що називається далеким порядком . Кристали утворюються мимовільно при затвердінні речовини в рідкому стані або при виділенні з насиченого розчину.
  • 2. Аморфні речовини, що не мають далекого порядку в розташуванні атомів. Вони утворюються при наявності будь-яких перешкод для кристалізації: занадто швидке охолодження, велика довжина і сплутаність молекул, висока в'язкість. Такі речовини можуть бути віднесені до рідин, що відрізняється надзвичайно високою в'язкістю.
  • 3. Високомолекулярні речовини, що складаються з молекул з дуже великою молекулярною масою: М г > 10 000. У таких речовин є строгий порядок чергування атомів в молекулі, але взаємне розташування молекул хаотично. У високомолекулярних речовин можуть спостерігатися фізичні властивості, абсолютно не характерні для звичайних речовин: пружність при розтягуванні і стисненні в дуже широких межах, набухання в розчинниках, розм'якшення замість плавлення при нагріванні (перехід в еластичне стан).

Більшість твердих речовин має кристалічну будову. У цьому легко переконатися, беручи різні речовини, розколюючи їх на частини і розглядаючи отриманий злам. На зламі таких речовин, як цукор, сірка, метали, добре помітні розташовані під різними кутами дрібні грані кристалів, що поблискують внаслідок відбиття світла окремими гранями в різних напрямках. У тих випадках, коли кристали дуже дрібні, кристалічну будову можна виявити за допомогою мікроскопа. Але серед твердих речовин зустрічаються і такі, в зламі яких неможливо виявити ніяких ознак кристалів. Наприклад, поверхні, що виникають при розколюванні скла, виявляються гладкими (самі поверхні, а не їхні краї) і злегка хвилястими. Подібна картина виникає і при розколюванні шматків бітуму, кісткового клею. Такі речовини називають аморфними , тобто безформними. Аморфний стан може мати цінними механічними властивостями (наочний приклад - скло). У сучасній технології в аморфному стані отримують багато матеріалів, включаючи і метали.

Різниця між кристалічними і аморфними речовинами різко проявляється в їх відношенні до нагрівання. У той час як кристалічна речовина має постійну температуру плавлення, аморфні речовини постійної точки плавлення не мають. При нагріванні вони поступово розм'якшуються, починають розтікатися і стають все більш схожими на рідину. Все це означає, що відбувається не фазове перетворення, а поступове зменшення в'язкості при підвищенні температури. Аморфні речовини зберігають плинність, перебуваючи, судячи за зовнішніми ознаками, в твердому стані. Наприклад, довга скляна паличка, поміщена з кінців на дві опори, поступово провисає і в початковий стан може повернутися лише при тривалому впливі сили в протилежному напрямку.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >