AMORFNÍ PEVNÉ LÁTKY: STRUKTURA, VLASTNOSTI, PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto amorfní pevné látky jsou ty, které, aniž by uspořádanou strukturou dlouhé vzdálenosti. Jsou opakem toho, co je známé jako krystalická pevná látka. Její částice se sdružují znepokojivě, podobně jako u kapalin, ale s dostatečnou silou, aby se sloučily do pevné struktury.

Tato amorfní postava je běžnější, než si myslíte; je to ve skutečnosti jeden z možných stavů, které může kondenzovaná látka přijmout. Tím se rozumí, že jakákoli sloučenina, která je schopna ztuhnout a tedy krystalizovat, se také může aglomerovat nepořádně, pokud to experimentální podmínky umožňují.

Příkladem amorfní pevné látky je cukrová vata. Zdroj: Pixabay.

Výše uvedené se obvykle týká čistých látek, ať už prvků nebo sloučenin. Platí však také pro směsi. Mnoho tuhých směsí je amorfních, jako jsou cukrovinky, čokoláda, majonéza nebo bramborová kaše.

Skutečnost, že pevná látka je amorfní, neznamená, že je méně hodnotná než krystalická. Strukturální porucha jej někdy obdařuje jedinečnými vlastnostmi, které by nevykazovala v krystalickém stavu. Například ve fotovoltaickém průmyslu je amorfní křemík výhodnější než krystalický pro určité aplikace v malém měřítku.

Struktura amorfních pevných látek

Rozdíl mezi krystalickou strukturou a amorfní strukturou. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Struktura amorfní pevné látky je chaotická; postrádá periodicitu nebo strukturální vzorec. Výše uvedený obrázek ilustruje tento bod. A odpovídá krystalické pevné látce, zatímco B představuje amorfní pevnou látku. Všimněte si, že v B jsou fialové kosočtverce uspořádány libovolně, i když v A i B existují stejné typy interakcí.

Když se podíváte také na B, uvidíte, že existují prázdné prostory; to znamená, že struktura má vady nebo nepravidelnosti. Část mikroskopické nebo vnitřní poruchy amorfní pevné látky je proto způsobena tím, že její částice jsou "uspořádány" tak, že výsledná struktura má mnoho nedokonalostí.

Nejprve byla zmíněna oblast působnosti v pořadí pořadí amorfních pevných látek. V B je jen několik kosočtverců, které se zdají být úhledně zarovnány. Mohou být uspořádány regiony; ale pouze v blízkém dosahu.

O amorfní pevné látce se pak říká, že je tvořena nezměrnými malými krystaly různých struktur. Součet všech těchto struktur se nakonec stává labyrintem a nemá smysl: globální struktura se stává amorfní, tvořená nekonečnými krystalickými bloky rozptýlenými všude.

Vlastnosti

Vlastnosti amorfní pevné látky se liší v závislosti na povaze jejích složek. Existují však určité obecné charakteristiky, které lze zmínit. Amorfní pevné látky mohou být sklovité, pokud vykazují podobné aspekty jako krystaly; nebo želatina, pryskyřice nebo prach.

Jelikož jsou jejich struktury narušeny, nevytvářejí spolehlivá rentgenová difrakční spektra a jejich teploty tání nejsou přesné, nýbrž pokrývají rozsah hodnot.

Například teplota tání amorfní pevné látky může být v rozmezí od 20 do 60 ° C. Mezitím se krystalické pevné látky tají při specifické teplotě nebo v úzkém rozmezí, pokud obsahují mnoho nečistot.

Další charakteristikou amorfních pevných látek je to, že když se zlomí nebo zlomí, nevznikají geometrické fragmenty s plochými plochami, ale nepravidelné fragmenty se zakřivenými plochami. Když nejsou sklovité, vypadají jako prašná a neprůhledná těla.

Příprava

Více než amorfní pevná látka by se s touto koncepcí mělo zacházet jako s „amorfním stavem“. Všechny sloučeniny (iontové, molekulární, polymerní, kovové atd.) Jsou schopné až do určitého bodu, a pokud to experimentální podmínky dovolí, vytvářet amorfní a nekrystalické pevné látky.

Například v organických syntézách se pevné sloučeniny zpočátku získají jako práškové hmoty. Obsah nečistot je tak vysoký, že dlouhodobě ovlivňují jeho molekulární uspořádání. Proto, když produkt rekrystalizuje znovu a znovu, pevná látka se stává stále krystaličtější; ztrácí svůj amorfní charakter.

To však neznamená, že amorfní pevné látky jsou nezbytně nečistými materiály; několik z nich je amorfních podle své vlastní chemické povahy.

Čistá látka může amorfně ztuhnout, pokud je její kapalina náhle ochlazena, a to tak, že její částice nekrystalizují, ale nabývají sklovité konfigurace. Chlazení je tak rychlé, že částice nemají dostatek času na uložení krystalických bloků, které se sotva dokážou „narodit“.

Voda je například schopna existovat ve sklovitém, amorfním stavu, a to nejen jako led.

Příklady amorfních pevných látek

Minerály a plasty

Obsidian je jedním z mála amorfních minerálů, které jsou známy. Zdroj: Pixabay.

Prakticky jakýkoli krystalický materiál se může přizpůsobit amorfní formě (a naopak). To se děje u některých minerálů, které z geochemických důvodů nemohly formálně založit své konvenční krystaly. Na druhé straně netvoří krystaly, ale sklo; to je případ obsidiánu.

Na druhé straně mají polymery tendenci k amorfnímu tuhnutí, protože jejich molekuly jsou příliš velké na to, aby definovaly uspořádanou strukturu. Zde přicházejí pryskyřice, kaučuky, polystyrenová pěna (anime), plasty, teflon, bakelit.

Biologická tkáň

Biologické pevné látky jsou většinou amorfní, jako jsou: orgánová tkáň, kůže, vlasy, rohovka atd. Podobně tuk a proteiny tvoří amorfní hmoty; Při správné přípravě však mohou krystalizovat (krystaly DNA, proteiny, tuky).

Brýle

Sklo, amorfní pevná látka

Ačkoli to zůstalo téměř poslední, nejreprezentativnější amorfní pevná látka je zdaleka samotné sklo. Jeho složení je v podstatě stejné jako u křemene: SiO ₂. Jak krystal křemene, tak sklo jsou trojrozměrné kovalentní sítě; pouze že skleněná mříž je špinavá, s vazbami Si-O různých délek.

Vzorek kovového skla

Sklo je typická amorfní pevná látka a materiály, které nabývají podobného vzhledu, mají sklovitý stav.

Uhlík a kovy

Máme amorfní uhlík, aktivní uhlí je jednou z nejdůležitějších pro jeho absorpční kapacity. Také existuje amorfní křemík a germanium s elektronickými aplikacemi, kde působí jako polovodiče.

A konečně existují amorfní slitiny, které kvůli rozdílnosti jejich konformních atomů kovů nezakládají krystalickou strukturu.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
3. Rachel Bernstein a Anthony Carpi. (2020). Vlastnosti těles. Obnoveno z: visionlearning.com
4. Wikipedia. (2020). Amorfní pevná látka. Obnoveno z: en.wikipedia.org
5. Richard Zallen, Ronald Walter Douglas a další. (31. července 2019). Amorfní pevná látka. Encyclopædia Britannica. Obnoveno z: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Amorfní pevná látka. ScienceDirect. Obnoveno z: sciposedirect.com
7. Danielle Reid. (2020). Amorfní pevná látka: Definice a příklady. Studie. Obnoveno z: study.com
8. Rubikova kostka. (2008). Co je to amorfní materiál? Obnoveno z: web.physics.ucsb.edu