AMORFE FASTE STOFFER: STRUKTUR, EGENSKABER, EKSEMPLER - KEMI - 2025

De amorfe faste stoffer er dem uden lang rækkefølge af en ordnet struktur. De er det modsatte af det, der er kendt som et krystallinsk fast stof. Dens partikler associeres på en uordentlig måde, der ligner væskernes, men med tilstrækkelig kraft til at samle sig sammen til en fast struktur.

Denne amorfe karakter er mere almindelig, end du måske tror; det er faktisk en af ​​de mulige stater, som kondenseret stof kan vedtage. Herved forstås, at en hvilken som helst forbindelse, der er i stand til at størkne og derfor krystallisere, også kan agglomerere på en uordentlig måde, hvis de eksperimentelle betingelser tillader det.

Cotton candy er et eksempel på et amorft fast stof. Kilde: Pixabay.

Ovennævnte gælder normalt for rene stoffer, hvad enten det er elementer eller forbindelser. Men det er også gyldigt i tilfælde af blandinger. Mange faste blandinger er amorfe, såsom bomuldsgodteri, chokolade, mayonnaise eller potetmos.

Den kendsgerning, at et fast stof er amorft, gør det ikke mindre værdifuldt end et krystallinsk. Strukturelle forstyrrelser giver det undertiden unikke egenskaber, som det ikke ville udvise i en krystallinsk tilstand. For eksempel foretrækkes amorf silicium i den fotovoltaiske industri fremfor krystallinsk til visse anvendelser i mindre målestok.

Struktur af amorfe faste stoffer

Forskel mellem en krystallinsk struktur og en amorf struktur. Kilde: Gabriel Bolívar.

Strukturen af ​​et amorft fast stof er rodet; det mangler periodicitet eller strukturelt mønster. Billedet ovenfor illustrerer dette punkt. A svarer til et krystallinsk fast stof, medens B repræsenterer et amorft fast stof. Bemærk, at i B er de lilla romber arrangeret vilkårligt, selvom både i A og B der er den samme type interaktion.

Hvis du også ser på B, vil du se, at der er mellemrum, der ser ud til at være tomme; strukturen har defekter eller uregelmæssigheder. Derfor skyldes en del af den mikroskopiske eller indre forstyrrelse af et amorft fast stof, at dets partikler er "arrangeret" på en sådan måde, at den resulterende struktur har mange mangler.

Først blev nævnt omfanget i den ordnende grad af amorfe faste stoffer. I B er der bare et par rhombusser, der ser ud til at være pænt på linje. Der kan bestilles regioner; men kun på kort afstand.

Det siges derefter, at et amorft fast stof består af umålelige små krystaller af forskellige strukturer. Summen af ​​alle disse strukturer ender med at blive labyrint og meningsløs: den globale struktur bliver amorf, sammensat af uendelige krystallinske blokke spredt overalt.

Ejendomme

Egenskaberne ved et amorft fast stof varierer afhængigt af arten af ​​dets bestanddele. Der er dog visse generelle karakteristika, der kan nævnes. Amorfe faste stoffer kan være glasagtige, når de præsenterer lignende aspekter som krystaller; eller gelatinøs, harpiksagtig eller støvet.

Da deres strukturer er forstyrrede, genererer de ikke pålidelige røntgendiffraktionsspektre, og deres smeltepunkter er heller ikke præcise, men dækker snarere et interval af værdier.

F.eks. Kan smeltepunktet for et amorft fast stof ligge i området fra 20 til 60 ° C. I mellemtiden smelter krystallinske faste stoffer ved en bestemt temperatur eller i et snævert område, hvis de indeholder mange urenheder.

Et andet kendetegn ved amorfe faste stoffer er, at når de går i stykker eller sprækker, stammer de ikke af geometriske fragmenter med flade flader, men uregelmæssige fragmenter med buede flader. Når de ikke er glasagtige, vises de som støvede og uigennemsigtige kroppe.

Forberedelse

Mere end et amorft fast stof, bør dette koncept behandles som en 'amorf tilstand'. Alle forbindelser (ioniske, molekylære, polymere, metalliske osv.) Er i stand til op til et vist punkt, og hvis eksperimentelle betingelser tillader det, at danne amorfe og ikke-krystallinske faste stoffer.

F.eks. Opnås i organiske synteser oprindelige faste forbindelser som pulverformige masser. Dets indhold af urenheder er så højt, at de påvirker dens molekylære orden på lang sigt. Det er grunden til, at når produktet omkrystalliseres igen og igen, bliver det faste stof mere og mere krystallinsk; det mister sin amorfe karakter.

Dette betyder dog ikke, at amorfe faste stoffer nødvendigvis er urene materialer; flere af dem er amorfe af deres egen kemiske natur.

Et rent stof kan størkne amorft, hvis dets væske pludselig afkøles, på en sådan måde, at dets partikler ikke krystalliserer, men har en glasagtig konfiguration. Afkøling er så hurtig, at partiklerne ikke har tid nok til at rumme de krystallinske blokke, der næppe formår at "blive født".

Vand er fx i stand til at eksistere i en glasagtig, amorf tilstand og ikke bare som is.

Eksempler på amorfe faste stoffer

Mineraler og plast

Obsidian er en af ​​de få amorfe mineraler, der er kendt. Kilde: Pixabay.

Stort set ethvert krystallinsk materiale kan tilpasse sig til en amorf form (og omvendt). Dette sker med nogle mineraler, som af geokemiske årsager ikke formelt kunne etablere deres konventionelle krystaller. Andre på den anden side danner ikke krystaller men glas; sådan er tilfældet med obsidian.

På den anden side har polymerer en tendens til at størkne amorf, da deres molekyler er for store til at definere en ordnet struktur. Det er her harpikser, gummier, polystyrenskum (anime), plast, teflon, bakelit kommer ind.

Biologisk væv

Biologiske faste stoffer er for det meste amorfe, såsom: organvæv, hud, hår, hornhinde osv. Ligeledes danner fedt og proteiner amorfe masser; Imidlertid kan de med korrekt forberedelse krystallisere (DNA-krystaller, proteiner, fedtstoffer).

Briller

Glas, et amorft fast stof

Selvom det næsten sidst er tilbage, er det mest repræsentative amorfe faste stof langt i sig selv glasset. Dets sammensætning er i det væsentlige den samme som for kvarts: SiO ₂. Både kvartskrystall og glas er tredimensionelle kovalente netværk; kun at glasgitteret er rodet med Si-O-bindinger i forskellige længder.

Metallisk prøve

Glas er det meget amorfe faste stof, og materialer, der får et lignende udseende, siges at have en glasagtig tilstand.

Kulstof og metaller

Vi har amorf kulstof, hvor aktivt kul er en af ​​de vigtigste for dets absorberende kapacitet. Der er også amorf silicium og germanium, med elektroniske applikationer, hvor de fungerer som halvledere.

Og endelig er der amorfe legeringer, som på grund af forskellen mellem deres konforme metalatomer ikke skaber en krystallinsk struktur.

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
3. Rachel Bernstein & Anthony Carpi. (2020). Egenskaber ved faste stoffer. Gendannes fra: visionlearning.com
4. Wikipedia. (2020). Amorf fast stof. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. Richard Zallen, Ronald Walter Douglas m.fl. (31. juli 2019). Amorf fast stof. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Amorf fast stof. ScienceDirect. Gendannes fra: sciencedirect.com
7. Danielle Reid. (2020). Amorf faststof: Definition og eksempler. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
8. Rubiks terningekunst. (2008). Hvad er et amorft materiale? Gendannes fra: web.physics.ucsb.edu