المواد الصلبة: خصائص وهيكل وكثافة وأمثلة

دعوة الصلبة مثل هذه المواد التي هي قادرة على تشكيل الجسم ولها وحدة تخزين. من السوائل والغازات، فهي تتميز شكلها. المواد الصلبة تحتفظ شكل الجسم يرجع ذلك إلى حقيقة أن الجسيمات التي ليست قادرة على التحرك بحرية. وهي تختلف في الكثافة، ليونة، والموصلية الكهربائية الخاصة بهم واللون. كما أن لديها خصائص أخرى. على سبيل المثال، ذابت معظم هذه المواد أثناء التسخين، والحصول على الدولة الإجمالية السائلة. بعضهم عند تسخينها مغزز على الفور (sublimed). ولكن هناك أيضا تلك التي تفتت إلى مواد أخرى.

أنواع من المواد الصلبة

وتنقسم كل المواد الصلبة إلى مجموعتين.

1. غير متبلور، حيث يتم ترتيب الجزيئات الفردية بشكل عشوائي. وبعبارة أخرى، لم يكن لديهم واضح هيكل (معين). هذه المواد الصلبة يمكن أن يكون ذاب في بعض الفاصلة درجة الحرارة المحددة. تشمل الأكثر شيوعا من هذه الزجاج والراتنج.
2. الكريستال، والتي تنقسم بدورها إلى 4 أنواع: الذري، الجزيئي، الأيونية، المعدنية. وتقع جزيئات فقط في نمط معين، وبالتحديد في شعرية الكريستال. الهندسة في مواد مختلفة يمكن أن تختلف اختلافا كبيرا.

تسود المواد الصلبة البلورية على غير متبلور في أعدادهم.

أنواع من المواد الصلبة البلورية

عمليا في جميع المواد الصلبة لديها البنية البلورية. وهي تختلف في بنيتها. في البلوري تحتوي على العقد شعرية مختلفة الجسيمات والمواد الكيميائية. فمن وفقا لها، وأنها حصلت على أسمائهم. كل نوع له خصائص معينة لذلك:

• الجسيمات الصلبة الكريستال شعرية الذرية مرتبطة من قبل الرابطة التساهمية. وهو يتميز قوتها. ونتيجة لهذا، هذه المواد لديها عالية نقطة انصهار وغليان. ويشمل هذا النوع الكوارتز والماس.
• في شعرية الكريستال من السندات الجزيئية بين جزيئات يتميز ضعفها. وتتميز المواد من هذا النوع سهولة الذوبان والغليان. فهي تتميز التقلب، وذلك بسبب والتي لها رائحة معينة. هذه المواد الصلبة هي الجليد والسكر. وتتميز حركة الجزيئات في المواد الصلبة من هذا النوع من نشاطها.
• في شعرية الكريستال الأيونية في العقد تتناوب الجسيمات المشحونة منها سلبا وإيجابا. وهم محتجزون من خلال الجذب الكهربائي. هذا النوع شعرية موجود في القلويات والأملاح و الأكاسيد الأساسية. العديد من المواد من هذا النوع قابلة للذوبان في الماء بسهولة. بسبب تماما رابطة قوية بين الأيونات والحرارية. تقريبا كل منهم عديم الرائحة، منذ فهي تتميز بعدم التقلب. المواد ذات شعرية الأيونية غير قادرة على توصيل التيار الكهربائي، كما هو الحال في تكوينها أي الإلكترونات الحرة. والمثال النموذجي للأيون الصلبة - الملح. هذه شعرية الكريستال يعطيها هشة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن أيا من تحولها يمكن أن يسبب قوى التنافر أيون هذا.
• شعرية المعدنية الكريستال فقط المواد الكيميائية الأيونات الموجودة في العقد، موجبة الشحنة. بين هؤلاء هناك الإلكترونات الحرة التي من خلالها يمر الطاقة الحرارية والكهربائية ممتازة. هذا هو السبب في أي المعادن ميزة مختلفة مثل الموصلية.

المفاهيم العامة للصلب

المواد الصلبة والمواد - انها عمليا نفس الشيء. هذه الشروط المشار إليها واحدة من 4 دول من التجميع. المواد الصلبة لها شكل ثابت وطبيعة الحركة الحرارية للذرات. هذا الأخير جعل التذبذبات الصغيرة بالقرب من مواقع التوازن. فرع من فروع العلم يتعامل مع دراسة التركيب والبنية الداخلية، ويشار إلى فيزياء الحالة الصلبة. وهناك مجالات أخرى هامة من المعرفة التي تنطوي عليها هذه المواد. تغيير الشكل عن طريق التأثيرات الخارجية والحركة تسمى الميكانيكا الهيئات تشوه.

نظرا لخصائص مختلفة من المواد الصلبة، فقد تم استخدامها في الأجهزة الفنية المختلفة التي تم إنشاؤها من قبل الرجل. غالبا ما كانت أساس استخدامها خصائص مثل الصلابة، والحجم والكتلة، ومرونة، والمطاوعة، هشاشة. العلم الحديث يمكن استخدامها وغيرها من الصفات من المواد الصلبة التي يمكن الكشف عنها إلا في المختبر.

ما هو الكريستال

بلورات - جسم صلب وضعت في بعض الجزيئات النظام. كل مادة كيميائية لها هيكلها. ذراته تشكل التراص الدوري ثلاثة الأبعاد يسمى شعرية. المواد الصلبة لديها بنية التناظر مختلفة. وتعتبر دولة بلورية صلبة مستقرة، لأنه يحتوي على الحد الأدنى من الطاقة الكامنة.

الغالبية العظمى من المواد الصلبة (الطبيعية) ويتكون من عدد كبير من الحبوب الفردية الموجهة بشكل عشوائي (البلورة). وتسمى هذه المواد الكريستالات. وتشمل هذه السبائك والمعادن الفنية، فضلا عن الكثير من الصخور. دعا أحادية البلورات الطبيعية أو الاصطناعية.

في تتشكل معظم هذه الأجسام الصلبة من ولاية الطور السائل، الذي قدم إلى ذوبان أو حل. في بعض الأحيان، أنها مشتقة من الحالة الغازية. وهذا ما يسمى عملية التبلور. وبفضل التقدم العلمي والتقني لإجراء زراعة (التوليف) من مواد مختلفة إنتاج نطاق صناعي. معظم البلورات لها شكل الطبيعي لل مجسم منتظم. أحجامها تختلف على نطاق واسع. على سبيل المثال، الكوارتز الطبيعية (البلور الصخري) يمكن أن تزن ما يصل الى مئات الكيلوغرامات، والماس - ما يصل إلى عدة جرامات.

في المواد الصلبة غير متبلور، والذرات في التذبذب المستمر حول نقاط تقع عشوائيا. التي تخزن بعض النظام المدى القصير، ولكن لا بعيدة المدى. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الجزيئات التي يتم ترتيب في المسافة التي يمكن مقارنة مع حجمها هذا. الأكثر شيوعا في مثالنا حياة هذه دولة زجاجية صلبة. المواد غير المتبلورة وغالبا ما يعتبر السائل مع اللزوجة كبيرة بشكل لا نهائي. الساعة التبلور في بعض الأحيان كبيرة بحيث لا يظهر.

أن الخصائص المذكورة أعلاه من هذه المواد تجعلها فريدة من نوعها. وتعتبر المواد الصلبة غير متبلور غير مستقر بسبب بمرور الوقت يمكن أن تذهب الى الدولة البلورية.

الجزيئات والذرات، والتي تضم الصلبة معبأة مع الكثافة السكانية العالية. أنها عمليا الحفاظ على مركزها النسبي فيما يتعلق الجزيئات الأخرى والتي عقدت معا من تفاعل الجزيئات. وتسمى المسافة بين جزيئات المادة الصلبة في اتجاهات مختلفة المعلمة الكريستال شعرية. بنية المادة والتماثل في تحديد عدد وافر من الخصائص مثل الفرقة الإلكترون، والانقسام والبصريات. عندما تتعرض لالصلبة قوات كبيرة بما فيه الكفاية، قد تكون أكثر أو أقل انتهكت هذه الصفات. عندما يكون هذا صلبة قابلة تشوه المتبقية.

ذرات الأجسام الصلبة التأرجح، والذي يرجع إلى امتلاك الطاقة الحرارية. لأنها تكاد لا تذكر، لا يمكن إلا أن يلاحظ تحت ظروف المختبر. التركيب الجزيئي لل مواد الصلبة تؤثر إلى حد كبير خصائصه.

دراسة المواد الصلبة

خصائص خصائص هذه المواد ودرس جودتها والجسيمات الحركة الأقسام الفرعية المختلفة للفيزياء الحالة الصلبة.

للاستخدمت الدراسة: راديو التحليل الطيفي، التحليل البنيوي باستخدام الأشعة السينية وغيرها من الأساليب. حتى دراسة الخواص الميكانيكية والفيزيائية والحرارية للمواد الصلبة. صلابة، ومقاومة الإجهاد، وقوة الشد، ومرحلة التحول دراسات المواد. تتداخل إلى حد كبير مع فيزياء المواد الصلبة. هناك العلم الحديث مهم آخر. لدراسة القائمة وتجميع المواد الجديدة عقد كيمياء الحالة الصلبة.

ميزات المواد الصلبة

الطابع حركة الإلكترون الذرات الصلبة الخارجية تحدد الكثير من خصائصه، على سبيل المثال، كهربائيا. هناك 5 فئات من هذه الهيئات. يتم تعيين واعتمادا على نوع من الذرات:

• أيوني، السمة الأساسية التي هي قوة الجذب الكهربائي. معالمه: انعكاس وامتصاص الضوء في المنطقة تحت الحمراء. في درجة حرارة منخفضة، ويتميز رابطة أيونية عن طريق التوصيل الكهربائي المنخفض. مثال على مثل هذه المواد هو ملح الصوديوم من حمض الهيدروكلوريك (كلوريد الصوديوم).
• قامت التساهمية خارج على حساب الزوج الإلكترون، الذي ينتمي إلى كل من الذرات. وينقسم هذا الارتباط إلى: واحد (واحد)، مزدوجة وثلاثية. وتشير هذه الأسماء وجود أزواج الإلكترونات (1، 2، 3). ويطلق على روابط ثنائية وثلاثية مضاعفات. وهناك قسم آخر من المجموعة. لذلك، اعتمادا على توزيع الكثافة الإلكترونية من السندات القطبي واقطبي معزولة. يتم تشكيل أول من ذرات مختلفة، والثانية - على قدم المساواة. هذه الحالة الصلبة للمادة، أمثلة منها - الماس (C) والسيليكون (سي)، وتتميز كثافته. معظم بلورات صلبة هي مجرد الرابطة التساهمية.
• تشكيل المعادن من خلال الجمع بين إلكترونات التكافؤ من الذرات. ونتيجة لذلك، هناك ما مجموعه سحابة الإلكترون الذي النازحين تحت تأثير الجهد الكهربائي. وشكلت السندات المعادن عندما ذرات الرابطة منذ فترة طويلة. أنهم قادرون على التبرع الإلكترونات. كثير من المعادن والمركبات المعقدة لهذه السندات يتم تشكيل الحالة الصلبة للمادة. أمثلة: الصوديوم، الباريوم، والألمنيوم والنحاس والذهب. المركبات غير المعدنية هي التالية: AlCr _2، كا ₂ النحاس والنحاس والزنك _{5 8.} المواد مع الرابطة المعدنية (المعادن) متنوعة في الخصائص الفيزيائية. ويمكن أن يكون السائل (زئبق)، لينة (نا، K)، من الصعب جدا (W، ملحوظة).
• الجزيئية التي تنشأ في البلورات التي تشكلت جزيئات منفصلة من هذه المسألة. ويتميز هذا الفجوات بين الجزيئات ذات الكثافة صفر الإلكترون. القوة التي تربط الذرات في هذه البلورات كبيرة. في نفس الجزيئات تنجذب لهم كل ضعيف جذب الآخرين الجزيئات. وهذا هو السبب في أن الروابط بينهما يتم تدميرها بسهولة بفعل الحرارة. الاتصالات بين ذرات تنهار أكثر صعوبة بكثير. وتنقسم السندات الجزيئية في التوجه، والتشتت وتحريض. مثال على هذه مادة صلبة غير الميثان.
• الهيدروجين، والذي يحدث بين الذرات أو الجزيئات منها الاستقطاب بشكل إيجابي والاستقطاب سلبا أصغر الجسيمات من جزيء أو أجزاء أخرى. هذه العلاقات يمكن أن يعزى الجليد.

المواد الصلبة الخصائص

ما الذي نعرفه اليوم؟ العلماء منذ فترة طويلة على دراسة خصائص المواد الصلبة. عندما تتعرض لدرجات الحرارة وتغييره. ويطلق على انتقال السوائل في الجسم ذوبان. ويطلق على التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية التسامي. مع انخفاض درجات الحرارة يحدث تبلور الصلبة. بعض المواد تحت تأثير البرد نقلها إلى مرحلة غير متبلور. وتسمى هذه العملية العلماء التزجيج.

في مرحلة التحولات يغير البنية الداخلية للمواد الصلبة. أعلى ترتيب يكتسب يتم تخفيض درجة الحرارة. عند الضغط الجوي ودرجة حرارة T> 0 K أي مادة موجودة في الطبيعة، وترسيخ. الهيليوم فقط، تبلور وهو أمر ضروري لضغط 24 جوي، هو استثناء لهذه القاعدة.

يعطي الحالة الصلبة عليه الخواص الفيزيائية المختلفة. أنها تصف سلوك معين من الجثث تحت تأثير بعض المجالات والقوات. وتنقسم هذه الخصائص إلى مجموعات. 3 تخصيص طريقة التعرض المقابلة لثلاثة أنواع من الطاقة (الميكانيكية والحرارية، الكهرومغناطيسية). وفقا لذلك وجدت ثلاث مجموعات من الخصائص الفيزيائية للمواد الصلبة:

• الخواص الميكانيكية المتصلة بالإجهاد وتشوه الجثث. ووفقا لهذه المعايير، وتنقسم المواد الصلبة إلى المرونة، الانسيابية، والقوة والتكنولوجيا. والباقي هو الجسم يحتفظ شكله، ولكن يمكن تغييرها من قبل قوة خارجية. في هذه الحالة قد يكون من تشويه اللدن (عرض أولي لم يعودوا)، مرنة (عودة إلى الشكل الأصلي) أو مدمرة (عندما يضمحل عتبة معينة / استراحة). راجع هذه الجهود تصف الرجوعية المرنة. صلبة تقاوم ليس فقط ضغط، وتمتد، ولكن التحولات أيضا، اللف والانحناء. جامدة قوة الجسم على مقاومة نداء ممتلكاته تدميرها.
• الحرارية يتجلى تحت تأثير الحقول الحرارية. واحدة من أهم خصائص - نقطة انصهار، والذي يحوله الجسم إلى الحالة السائلة. لوحظ في المواد الصلبة البلورية. تمتلك الهيئات غير متبلور الحرارة الكامنة لانصهار، وانتقالها إلى الحالة السائلة عند رفع درجة الحرارة تدريجيا. عند بلوغ معين حرارة الجسم غير متبلور يفقد مرونته ويصبح اللدونة. تعني هذه الدولة في تحقيق درجة حرارة التحول الزجاجي بهم. عند حدوث التدفئة جامدة تشوه الجسم. وعلاوة على ذلك، فإنه غالبا ما يوسع. كميا، ويتميز هذا الشرط من قبل عامل معين. تؤثر درجة حرارة الجسم الخواص الميكانيكية مثل سيولتها، اللدونة والحزم والقوة.
• الكهرومغناطيسية المرتبطة بالتعرض للتدفقات المجهرية الدقيقة الصلبة والموجات الكهرومغناطيسية من صلابة عالية. وتشمل هذه المراقبة والخصائص الإشعاعية.

هيكل الفرقة

تم تصنيف المواد الصلبة ويسمى هيكل الفرقة. لذلك، من بينها وتتميز:

• الموصلات، تتميز في هذا التوصيل والتكافؤ العصابات تتداخل. وهكذا فإن الإلكترونات يمكن أن تتحرك بينهما، مما أسفر عن أصغر الطاقة. للموصلات كلها المعادن. عندما يتم تشكيل التيار الكهربائي لهذه الهيئة فرق الجهد (بسبب حرية حركة الإلكترونات بين نقاط مع أدنى مستوى وإمكانات عالية).
• العوازل، المناطق التي لا تتداخل. الفاصل الزمني بينهما أكبر من 4 فولت. لإجراء الإلكترونات من التكافؤ تتطلب كبيرة الفرقة التوصيل الطاقة. وبفضل هذه الخصائص العوازل تقريبا غير موصل.
• أشباه الموصلات، والتي تتميز غياب التوصيل والتكافؤ العصابات. الفاصل الزمني بينهما هو أصغر من 4 فولت. لنقل الإلكترونات من التكافؤ إلى نطاق التوصيل يتطلب طاقة أقل من العوازل. أشباه الموصلات النقية (غير مخلوط وeigenfunctions) سيئة يتم تمرير تيار.

حركة الجزيئات في المواد الصلبة تسبب خصائصها الكهرومغناطيسية.

خصائص أخرى

وتنقسم المواد الصلبة وخواصها المغناطيسية. هناك ثلاث مجموعات:

• خصائص Diamagnetic التي تعتمد قليلا على درجة الحرارة أو حالة التجميع.
• ممغطس، الناتجة عن التوجه للإلكترونات التوصيل ولحظات المغناطيسية للذرات. ووفقا كوري قابليتها يقلل درجة الحرارة. وهكذا، في 300 K هو 10 ^-5.
• هيئة المغناطيسي مع بنية أمر وجود ترتيب بعيدة المدى من الذرات. في العقد شعرية يتم ترتيب دوري الجسيمات مع لحظات المغناطيسية. هذه المواد الصلبة والمواد التي يكثر استخدامها في مختلف مجالات النشاط البشري.

أقسى المواد الموجودة في الطبيعة

ما هي؟ المواد الصلبة كثافة تحدد إلى حد كبير صلابة. في السنوات الأخيرة، اكتشف العلماء العديد من المواد التي تدعي أنها "الجسم الأكثر دواما." الأكثر الصلبة - انها fullerite (جزيئات الكريستال مع الفوليرين)، وهي عبارة عن 1.5 مرة أكثر صعوبة من الماس. للأسف، وهي متوفرة حاليا فقط في كميات صغيرة جدا.

حتى الآن، أقسى المواد، والتي في وقت لاحق يمكن أن تستخدم في صناعة - lonsdalite (سداسية الماس). وهو أصعب 58٪ من الماس. Lonsdalite - تعديل تآصلي من الكربون. في شعرية الكريستال هي مشابهة جدا لالماس. تحتوي الخلية لونسدالايت 4 الذرات، ولكن الماس - 8. من البلورات التي يشيع استخدامها اليوم هو أصعب الماس.