Vaste stowwe: eienskappe, struktuur, digtheid en voorbeelde

Soliede oproep sulke stowwe wat in staat is van die vorming van die liggaam is en het 'n volume. Van vloeistowwe en gasse, is hulle onderskei deur hul vorm. Die vaste stowwe behou die vorm van die liggaam as gevolg van die feit dat hul deeltjies is nie in staat om vrylik te beweeg. Hulle verskil in hul digtheid, smeebaarheid, elektriese geleiding en kleur. Hulle het ook ander eiendomme. Byvoorbeeld, die meeste van hierdie stowwe is gesmelt tydens verhitting, die verkryging van die vloeistof totaal staat. Sommige van hulle wanneer dit verhit word onmiddellik gasified (sublimed). Maar daar is ook diegene wat afbreek in ander stowwe.

Tipes vaste stowwe

Alle vaste stowwe is in twee groepe verdeel.

1. Amorfe, waarin die individuele deeltjies is lukraak gereël. Met ander woorde, hulle het nie 'n duidelike (spesifieke) struktuur. Hierdie liggame kan smelt in 'n sekere voorgeskrewe temperatuur interval. Die mees algemene van hierdie sluit in glas en hars.
2. Crystal, wat op sy beurt onderverdeel in 4 tipes: atoom, molekulêre, ioniese, metaal. Die deeltjies is geleë net in 'n spesifieke patroon, naamlik in die kristalrooster. Sy meetkunde in verskillende stowwe kan baie wissel.

Kristallyne vaste stowwe oorwin amorfe in hul getalle.

Tipes kristallyne vaste stowwe

In feitlik alle vaste stowwe het 'n kristallyne struktuur. Hulle verskil in hul struktuur. In sy kristallyne rooster nodes bevat verskeie deeltjies en chemikalieë. Dit is in ooreenstemming met hulle, en hulle het hul name. Elke tipe het spesifieke eienskappe vir dit:

• Die atoom kristalrooster soliede deeltjies verbind deur 'n kovalente binding. Dit word gekenmerk deur sy krag. As gevolg van hierdie, so stowwe het 'n hoë smeltpunt en kookpunt. Hierdie tipe sluit kwarts en diamant.
• In die kristalrooster van die molekulêre band tussen die deeltjies word gekenmerk deur sy swakheid. Stowwe van hierdie tipe word gekenmerk deur die gemak van smelt en kook. Hulle word gekenmerk deur wisselvalligheid, as gevolg van wat 'n sekere reuk. Hierdie liggame is ys, suiker. Beweging van molekules in vaste stowwe van hierdie tipe word gekenmerk deur hul aktiwiteit.
• Die ioniese kristalrooster in die nodes wissel onderskeie deeltjies positief en negatief gelaai. Hulle word gehou deur elektrostatiese aantrekkingskrag. Hierdie rooster tipe bestaan in alkalieë, soute, basiese oksiede. Baie stowwe van hierdie tipe is geredelik oplosbaar in water. As gevolg van baie 'n sterk band tussen die ione is vuurvaste. Byna almal van hulle is reukloos, want hulle word gekenmerk deur nie-wisselvalligheid. Stowwe met ioniese rooster nie in staat om elektriese stroom te gelei, as in hul samestelling geen vrye elektrone. 'N Tipiese voorbeeld van die soliede ion - sout. So 'n kristalrooster gee dit bros. Dit is te wyte aan die feit dat enige van sy skof ioon afstotingskragte kan veroorsaak.
• Die metaal kristalrooster net chemikalieë ione teenwoordig in die nodes, positief gelaai is. Tussen hulle is daar vrye elektrone waardeur verby uitstekende termiese en elektriese energie. Dit is waarom enige metale verskillende funksie soos geleiding.

Algemene konsepte van soliede

Vaste stowwe en stowwe - dis feitlik dieselfde ding. Hierdie terme verwys na een van die 4 lande van samevoeging. Vaste stowwe het 'n stabiele vorm en karakter van die termiese beweging van atome. Laasgenoemde maak klein ossillasies naby die balans posisies. Vertakking van die wetenskap wat handel oor die studie van komposisie en interne struktuur, waarna verwys word as vaste-toestand fisika. Daar is ook ander belangrike areas van kennis wat betrokke is by sulke stowwe. Die verandering van die vorm van eksterne invloede en beweging genoem meganika van vervormbare liggame.

Te danke aan die verskillende eienskappe van vastestowwe, het hulle gebruik in verskeie tegniese toestelle geskep deur die mens. Die meeste dikwels die basis van die gebruik daarvan was eienskappe soos hardheid, volume, massa, elastisiteit, plastisiteit, brosheid. Moderne wetenskap kan gebruik word en ander eienskappe van vaste stowwe wat net in die laboratorium kan opgespoor word.

Wat is kristal

Kristalle - 'n soliede liggaam in 'n sekere volgorde deeltjies. Elke chemiese het sy eie struktuur. Die atome te vorm 'n drie-dimensioneel periodieke stapel genoem rooster. Vaste stowwe het 'n ander struktuur simmetrie. Soliede kristallyne toestand is stabiel beskou, omdat dit 'n minimum bedrag van potensiële energie.

Die oorgrote meerderheid van soliede materiale (natuurlike) bestaan uit 'n groot aantal van lukraak georiënteerde individuele korrels (kristal). Sulke stowwe word genoem polikristallyne. Dit sluit in tegniese legerings en metale, asook 'n baie rotse. Mono genoem natuurlike of sintetiese enkelkristalle.

In die meeste sulke soliede liggame gevorm uit die staat van vloeistof fase, voorgelê te smelt of oplossing. Soms word hulle afgelei van 'n gastoestand. Hierdie proses staan bekend kristallisasie. Te danke aan die wetenskaplike en tegniese vooruitgang van die verbouing prosedure (sintese) van verskeie stowwe wat 'n industriële skaal. Die meeste van die kristalle het 'n natuurlike vorm van 'n gereelde poliëder. Hul groottes wissel. Byvoorbeeld, kan natuurlike kwarts (rock kristal) weeg tot honderde kilogram, en diamante - tot 'n paar gram.

In amorfe vaste stowwe, die atome is in konstante ossillasie om lukraak geleë punte. Hulle slaan 'n paar kort reeks orde, maar geen lang afstand. Dit is te wyte aan die feit dat hulle molekules gerangskik op 'n afstand wat gebruik kan word in vergelyking met hul grootte. Die mees algemene in ons lewe Voorbeeld hiervan is 'n soliede glasagtige toestand. Amorfe materiaal word dikwels beskou as 'n vloeistof met 'n oneindig groot viskositeit. Die tyd van kristallisasie is soms so groot dat nie vertoon word.

Dat bogenoemde eienskappe van hierdie stowwe maak dit uniek is. Amorfe vaste stowwe word beskou as onstabiel omdat met verloop van tyd kan gaan in die kristallyne toestand.

Molekules, atome, waarvan bestaan uit 'n soliede gepak met 'n hoë digtheid. Hulle prakties in stand te hou hul relatiewe posisie met betrekking tot ander deeltjies en word bymekaar gehou deur intermolekulêre wisselwerking. Die afstand tussen die molekules van die soliede in verskillende rigtings staan bekend as die kristalrooster parameter. Die struktuur van die stof en sy simmetrie definieer 'n pluraliteit van eienskappe soos elektron orkes, cleavage en optika. Wanneer blootgestel aan soliede groot genoeg magte, kan hierdie eienskappe word min of meer geskend. Wanneer hierdie soliede vatbaar oorblywende vervorming.

Die atome van soliede liggame ossilleer, wat as gevolg van die besit van hitte-energie. Want hulle is weglaatbaar, kan hulle net in ag geneem word onder laboratorium toestande. Die molekulêre struktuur van vastestowwe grootliks beïnvloed sy eienskappe.

Die studie van vaste stowwe

Eienskappe eienskappe van hierdie materiaal, die gehalte en deeltjiebeweging bestudeer verskillende onderafdelings van vastetoestandfisika.

Vir die studie gebruik: radio-spektroskopie, strukturele analise met behulp van X-strale en ander metodes. So bestudeer die meganiese, fisiese en termiese eienskappe van vaste stowwe. Die hardheid, stres weerstand, treksterkte, fase transformasie bestudeer Materials. Dit oorvleuel grootliks met die fisika van vaste stowwe. Daar is nog 'n belangrike moderne wetenskap. Om te studeer bestaande en sintetisering nuwe stowwe gehou solid state chemie.

funksies vaste stowwe

Karakter beweging eksterne elektron soliede atome bepaal baie van sy eienskappe, byvoorbeeld, elektries. Daar is 5 klasse van sulke liggame. Hulle is ingestel na gelang van die tipe van atome:

• Ioniese, basiese kenmerk van wat is die krag van elektrostatiese aantrekkingskrag. Sy funksies: besinning en absorpsie van lig in die infrarooi streek. Teen 'n lae temperatuur, is die ioniese binding gekenmerk deur 'n lae elektriese geleiding. 'N Voorbeeld van so 'n materiaal is die natriumsout van soutsuur (NaCl).
• Kovalente uitgevoer ten koste van 'n elektronpaar, wat deel uitmaak van beide atome. So 'n skakel is verdeel in: enkele (enkel), dubbel en trippel. Hierdie name dui op die teenwoordigheid van elektronpare (1, 2, 3). Dubbel en trippel effekte is veelvoude genoem. Daar is nog 'n afdeling van die groep. So, na gelang van die verspreiding elektrondigtheid van geïsoleerde polêre en nie-polêre binding. Die eerste is wat gevorm word deur verskillende atome, en die tweede - gelyk. So 'n vaste toestand van materie, voorbeelde van wat - 'n diamant (C) en silikon (Si), wat gekenmerk word deur sy digtheid. Die meeste vaste kristalle is net 'n kovalente binding.
• Metaal gevorm deur die kombinasie van die valenselektrone van atome. As gevolg hiervan, is daar 'n totale elektronwolk wat onder die invloed van 'n elektriese spanning verplaas. Metaal binding vorm wanneer die binding atome lank. Dat hulle in staat is om elektrone skenk. Baie metale, komplekse verbindings van hierdie binding vorm die vaste toestand van materie. Voorbeelde: natrium, barium, aluminium, koper, goud. Nie-metaal verbindings is die volgende: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Stowwe met 'n metaal binding (metale) is baie uiteenlopend in fisiese eienskappe. Hulle kan vloeistof (Hg), sagte (Na, K) wees, baie hard (W, Nb).
• Molekulêre ontstaan in kristalle wat gevorm afsonderlike molekules van materie. Dit word gekenmerk deur gapings tussen molekules met 'n nul elektrondigtheid. Force met 'n skakel atome in hierdie kristalle is aansienlik. Op dieselfde molekules hulle is aangetrokke tot mekaar net swak intermolekulêre aantrekking. Dit is waarom die bande tussen hulle maklik vernietig deur hitte. Die verband tussen die atome in duie stort veel moeiliker. Molekulêre band bestaan uit geaardheid, verspreiding en induksie. 'N Voorbeeld van so 'n vaste stof is metaan.
• Waterstof, wat plaasvind tussen die positief gepolariseerde atome of molekules daarvan en 'n negatiewe gepolariseer kleinste deeltjie van 'n molekule of ander dele. Hierdie verhoudings kan toegeskryf ys.

eienskappe vaste stowwe

Wat doen ons vandag ken? Wetenskaplikes het lank reeds die bestudering van die eienskappe van vaste toestand stowwe. Wanneer blootgestel aan temperature en om dit te verander. Die oorgang van die liggaamsvloeistof genoem smelt. Die transformasie van soliede om die gastoestand staan bekend as sublimasie. Met die dalende temperatuur voorkom Solid kristallisasie. Sommige stowwe onder die invloed van die koue na die amorfe fase. Hierdie proses staan bekend verglazing wetenskaplikes.

In fase oorgange verander die interne struktuur van vastestowwe. Die hoogste bestel dit verkry die temperatuur verlaag word. By atmosferiese druk en 'n temperatuur T> 0 K enige stof bestaande in die natuur, stol. Slegs helium, die kristallisasie van wat nodig is om die druk van 24 OTM is, is 'n uitsondering op hierdie reël.

Vaste toestand gee dit 'n ander fisiese eienskappe. Hulle beskryf die spesifieke gedrag van liggame onder die invloed van sekere velde en kragte. Hierdie eienskappe word in groepe verdeel. 3 Ken blootstelling metode wat ooreenstem met drie tipes energie (meganiese, termiese, elektromagnetiese). Gevolglik bestaan hulle drie groepe van fisiese eienskappe van vaste stowwe:

• Meganiese eienskappe wat verband hou met stres en vervorming van liggame. Volgens hierdie kriteria, is die vaste stowwe bestaan uit rek, rheologische, krag en tegnologie. Die res is die liggaam behou sy vorm, maar dit kan verander word deur 'n eksterne krag. In hierdie geval is dit van plastiese vervorming (aanvanklike siening nie teruggekeer), rek (terug na die oorspronklike vorm) of afbrekend (wanneer 'n sekere drumpel verval / pouse) wees. Hersien hierdie pogings te beskryf elastisiteitsrnoduli. Soliede weerstaan nie net kompressie, strek, maar ook verskuif, draai en buig. star liggaam krag om die oproep van sy eiendom vernietig weerstaan.
• Termiese gemanifesteer onder die invloed van 'n warm velde. Een van die belangrikste eienskappe - smeltpunt, waarteen die liggaam vat om 'n vloeibare toestand. Dit is waargeneem in kristallyne vaste stowwe. Amorfe liggame in besit te neem latente hitte van fusion, as hul oorgang na die vloeibare toestand wanneer die temperatuur geleidelik verhoog word. By die bereiking van 'n sekere hitte amorfe liggaam verloor sy elastisiteit en word plastisiteit. Hierdie toedrag beteken die bereiking van hul glasoorgangstemperatuur. Wanneer verwarming plaasvind starre liggaam vervorming. Verder is dit dikwels brei. Kwantitatief, is hierdie toestand wat gekenmerk word deur 'n sekere faktor. Liggaamstemperatuur beïnvloed die meganiese eienskappe soos flowability, plastisiteit, fermheid en sterkte.
• Elektromagnetiese wat verband hou met blootstelling aan vaste micro vloei en elektromagnetiese golwe van hoë rigiditeit. Dit sluit in die proef en straling eienskappe.

bandstruktuur

Die vaste stowwe geklassifiseer en die sogenaamde bandstruktuur. So, onder hulle word onderskei:

• Geleiers, wat gekenmerk word in die sin dat die geleiding en valensbande oorvleuel. So het die elektrone kan beweeg tussen hulle toegee die kleinste energie. Vir dirigente is alle metale. Wanneer 'n elektriese stroom gevorm om so 'n potensiaalverskil liggaam (as gevolg van die vrye beweging van elektrone tussen die punte met die laagste en 'n hoë potensiaal).
• Diëlektrika, wat gebiede oorvleuel nie. Die interval tussen hulle is groter as 4 eV. Om elektrone vanaf die valensie om groot energie geleidingsband vereis. Dankie aan hierdie eienskappe diëlektrika feitlik nie-geleidende.
• Halfgeleiers, wat gekenmerk word deur die afwesigheid van die geleiding en valensbande. Die interval tussen hulle is kleiner as 4 eV. Vir oordrag van elektrone vanaf die valensie om die geleidingsband vereis minder energie as diëlektrika. Suiwer (nie-gelegeerd en eiefunksies) halfgeleiers swak stroom geslaag.

Molekulêre beweging in die vaste stowwe veroorsaak hul elektromagnetiese eienskappe.

ander eienskappe

Vaste stowwe is verdeel en hulle magnetiese eienskappe. Daar is drie groepe:

• Diamagnetiese eienskappe wat min op die temperatuur of die toestand van samevoeging afhang.
• Paramagneties, as gevolg van die geaardheid van die geleidingselektrone en magnetiese oomblikke van die atome. Volgens Curie hul vatbaarheid afneem as temperatuur. So, by 300 K is dit 10 ^-5.
• 'N Magnetiese liggaam met 'n geordende struktuur met lang afstand einde van atome. In die nodes van die rooster is van tyd tot tyd gereël deeltjies met magnetiese oomblikke. Hierdie vaste stowwe en stowwe wat dikwels gebruik word in verskillende terreine van menslike aktiwiteite.

Die hardste stof in die natuur

Wat is dit? vastestowwe digtheid grootliks hul hardheid bepaal. In onlangse jare, het wetenskaplikes verskeie materiale wat daarop aanspraak maak dat ontdek "die mees duursame liggaam." Die meeste vaste - dit fullerite (kristal molekules met 'n Full Reen), wat sowat 1,5 keer harder as diamant. Ongelukkig is dit tans slegs beskikbaar in baie klein hoeveelhede.

Tot op datum, die hardste stof, wat later gebruik kan word in die bedryf - lonsdalite (heksagonale diamant). Hy is 58% harder as diamant. Lonsdalite - allotropiese wysiging van koolstof. Sy kristalrooster is baie soortgelyk aan 'n diamant. Lonsdaliet sel bevat 4 atome, maar die diamant - 8. Van die algemeen gebruik kristalle vandag is die hardste diamant.