Solids: Prona, Struktura, Dendësia dhe Shembuj

Solid thirrje substanca të tilla të cilat janë të afta të formuar trupin dhe kanë një vëllim. E lëngjeve dhe gazeve, ato dallohen nga formën e tyre. Solids mbajë formën e trupit për shkak të faktit se grimcat e tyre nuk janë në gjendje të lëvizin lirshëm. Ata ndryshojnë në dendësi, butësi, përçueshmëri e tyre elektrike dhe ngjyra. Ata gjithashtu kanë pronat e tjera. Për shembull, shumica e këtyre substancave janë shkrirë gjatë ngrohjes, blerjen gjendjen agregate të lëngshme. Disa prej tyre kur të nxehtë gasified menjëherë (sublimuara). Por ka edhe ato që prishen në substanca të tjera.

Llojet e ngurta

Të gjitha solids janë të ndarë në dy grupe.

1. Amorf, ku grimcat individuale janë rregulluar rastësisht. Me fjalë të tjera, ata nuk kanë një strukturë të qartë (të veçantë). Këto solids mund të shkriheni në një interval të caktuar të temperaturës së përcaktuar. Më e zakonshme e këtyre përfshijnë qelqi dhe rrëshirë.
2. Crystal, e cila nga ana ndahen në 4 lloje: atomike, molekulare, jonik, metalike. Grimcat vendosen vetëm në një model të caktuar, dhe është në hekurave kristaline. Gjeometria e saj në substanca të ndryshme mund të ndryshojnë në masë të madhe.

solids kristaltë mbizotërojnë mbi amorf në numrin e tyre.

Llojet e ngurta kristalore

Në praktikisht të gjitha substancat e ngurta kanë një strukturë kristalore. Ata ndryshojnë në strukturën e tyre. Në kristaltë saj nyjet grilë përmbajnë grimcat e ndryshme dhe kimikateve. Kjo është në përputhje me to, dhe ata patën emrat e tyre. Çdo lloj ka veti specifike për atë:

• Grimcat atomike kristal grilë solide të lidhur nga një lidhje kovalente. Ajo dallohet nga forca e saj. Për shkak të kësaj, substanca të tilla kanë një të lartë pikë e shkrirjes dhe valë. Ky lloj përfshin kuarci dhe diamanti.
• Në kristal hekurat e lidhjes molekulare midis grimcave karakterizohet nga dobësisë saj. Substancat e këtij lloji karakterizohen nga lehtësinë e shkrirjes dhe valë. Ata janë të karakterizuar nga një luhatshmëri, për shkak të cilat kanë një erë të caktuar. Këto solids janë akull, sheqer. Motion e molekulave në solids të këtij lloji janë karakterizuar nga aktiviteti i tyre.
• Grilë jonik kristal në nyje alternativ grimcat respektive ngarkuara pozitivisht dhe negative. Ato mbahen nga tërheqje elektrostatike. Ky lloj grilë ekziston në alkaleve, kripëra, oksideve bazike. Shumë substanca të këtij lloji janë të gatshme të tretshëm në ujë. Për shkak të një lidhje mjaft e fortë në mes të joneve janë pabindur. Pothuajse të gjithë prej tyre janë pa erë, pasi ato janë karakterizuar nga jo-luhatshmërisë. Substancat me grilë jonik paaftë për të kryer aktuale elektrike, si në përbërjen e tyre ka elektrone të lira. Një shembull tipik i jon ngurta - kripë. Tillë një grilë kristal i jep të brishtë. Kjo është për shkak të faktit se çdo ndryshim i saj mund të shkaktojë forca jon pështirë.
• Kristal metalike grilë vetëm Kimikatet jonet janë të pranishme në nyjet, të ngarkuar pozitivisht. Mes tyre ka elektronet lirë nëpërmjet të cilave kalon energji të shkëlqyer termike dhe elektrike. Kjo është arsyeja pse çdo metale me metrazh të ndryshme të tilla si përçueshmëri.

Konceptet e përgjithshme të ngurta

Solids dhe substancat - kjo është praktikisht e njëjta gjë. Këto terma referuar një nga 4 shtetet e bashkimit. Ngurta kanë një formë të qëndrueshme dhe karakterin e levizjes termik të atomeve. Ky i fundit të bëjë luhatje të vogla në afërsi të pozicioneve të ekuilibrit. Degë e shkencës që merret me studimin e përbërjes dhe strukturës së brendshme, të referuara si fizikë të ngurta-shtet. Ka fusha të tjera të rëndësishme të njohurive të përfshirë në substanca të tilla. Ndryshuar formën nga ndikimet e jashtme dhe lëvizje quhet mekanika e trupave të deformueshëm.

Për shkak të pronave të ndryshme të ngurta, ato janë përdorur në pajisje të ndryshme teknike, të krijuara nga njeriu. Më shpesh në bazë të përdorimit të tyre ishin prona të tilla si fortësi, vëllimit, masës, elasticitet, plasticitet, brishtësinë. Shkenca moderne mund të përdoren dhe cilësitë e tjera të solids të cilat mund të zbulohen vetëm në laborator.

Çfarë është kristal

Kristal - një organ solid vendosur në një grimcave të caktuara të rendit. Çdo kimike ka strukturën e vet. atomet e saj formojnë një stacking tre-dimensionally periodik të quajtur grilë. Substanca e ngurta kanë një strukturë simetri ndryshme. shtetit të ngurta kristaltë konsiderohet i qëndrueshëm, sepse ajo ka një sasi minimale të energjisë potenciale.

Pjesa më e madhe e materialeve të ngurta (natyrore) përbëhet nga një numër i madh i kokrrave të orientuar rastësisht individuale (crystallites). Substanca të tilla janë quajtur polycrystalline. Këto përfshijnë lidhjeve teknike dhe metale, si dhe një shumë të shkëmbinjve. Monocrystalline quajtur Kristal natyrore ose sintetike të vetme.

Në shumicën e organe të tilla të ngurta janë formuar nga shteti i fazës së lëngët, dorëzuar të shkrihet ose zgjidhje. Ndonjëherë, ato janë nxjerrë nga një gjendje të gaztë. Ky proces quhet kristalizim. Në sajë të progresit shkencor dhe teknik të procedurës së kultivimit (sinteza) e substancave të ndryshme prodhuar një shkallë industriale. Shumica e kristaleve ka një formë e natyrshme e një shumëfaqësh rregullt. Madhësitë e tyre ndryshojnë shumë. Për shembull, kuarc natyrore (kristal rock) mund të peshojnë deri në qindra kilogram, dhe diamante - deri në disa gram.

Në solids amorf, atomet janë në lëkundje të vazhdueshme rreth pikave të vendosura rastësisht. Ata i ruajnë disa rendin me rreze të shkurtër, por jo me rreze të gjatë. Kjo është për shkak të faktit se molekulat e tyre janë të rregulluar në një distancë që mund të krahasohet me madhësinë e tyre. Më të zakonshme në shembullin tonë të jetës së ky është një shtet solid qelqtë. Materialet amorf janë konsideruar shpesh si një lëng me një viskozitet pafundësisht i madh. Koha e kristalizimit është nganjëherë aq i madh se nuk është treguar.

Që pronat e mësipërme të këtyre substancave bërë ato unike. solids amorf konsiderohen të paqëndrueshme, sepse me kalimin e kohës mund të shkojnë në shtetin e kristaltë.

Molekula, atome, e cila përbëhet nga një solid mbushur me densitetit të lartë. Ata praktikisht të mbajtur pozitën e tyre relative në lidhje me grimcat e tjera dhe janë mbajtur së bashku nga ndërveprimi ndërmolekulare. Distanca në mes të molekulave të ngurta në drejtime të ndryshme është quajtur parametri kristal grilë. Struktura e substancës dhe simetri saj përcaktojnë një shumicë të vetive të tilla si grupi elektron, copëtim dhe optikë. Kur të ekspozuar ndaj forcave të ngurta mjaft të mëdha, këto cilësi mund të jenë pak a shumë shkelur. Kur kjo të ngurta deformim përshtatshme mbetur.

Atomet e trupave të ngurtë të luhaten, e cila është për shkak të posedimit të energjisë termike. Që ata janë të papërfillshme, ata mund të vërehet vetëm në kushte laboratorike. Struktura molekulare e solids në masë të madhe ndikojnë në vetitë e saj.

Studimi i solids

Prona pronat e këtyre materialeve, të cilësisë dhe të grimcave tyre lëvizje studiuar nënndarje të ndryshme të fizikës shtetit të ngurta.

Për studimit përdoren: radio spectroscopy, analiza strukturore duke përdorur X-rrezet dhe metoda të tjera. Pra studiuar vetitë mekanike, fizike dhe termike të solids. Ngurtësinë, rezistenca stresi, forca elastik, faza transformimi studion Materiale. Kjo në masë të madhe përputhet me fizikën e solids. Nuk është një tjetër shkenca e rëndësishme moderne. Për të studiuar ekzistuese dhe sintetizimin e substancave të reja të mbajtura kimi të ngurta shtetëror.

Features solids

Karakteri lëvizje jashtme atomet elektron ngurta përcakton shumë nga pronat e saj, për shembull, elektrike. Ka 5 klasa të organeve të tilla. Ata janë të vendosur në varësi të llojit të atomeve:

• Jonik, karakteristikë themelore e cila është forca e tërheqjes elektrostatike. Karakteristikat e saj: reflektim dhe thithjen e dritës në rajon infra të kuqe. Në temperaturë të ulët, lidhja jonik është e karakterizuar nga përçueshmërisë ulët elektrike. Një shembull i një materiali të tillë është kripa sodium e acidit hidroklorik (NaCl).
• Kovalente kryer në kurriz të një palë elektronike, që i takon të dy atomeve. një lidhje e tillë është e ndarë në: vetme (të vetme), të dyfishtë dhe trefishtë. Këto emra tregojnë praninë e palë elektron (1, 2, 3). obligacione të dyfishtë dhe trefishtë quhen multiples. Nuk është një tjetër ndarje e grupit. Pra, në varësi të shpërndarjes densitet elektron e bonove të izoluar polare dhe jopolar. E parë është e formuar nga atome të ndryshme, dhe të dytë - barabartë. një gjendje e tillë solid e permbajtjes, Shembujt nga të cilat janë - një diamanti (C) dhe silic (Si), e karakterizuar nga densitetit të saj. Shumica Kristal ngurta janë vetëm një lidhje kovalente.
• Metali të formuar nga kombinuar elektrone valencë e atomeve. Si rezultat, nuk është një CLOUD Totali i elektron i cili është zhvendosur nën ndikimin e një tension elektrik. lidhja metalike është formuar kur atomet e lidhjes gjatë. Se ata janë në gjendje të dhurojnë elektronet. Shumë metale dhe komplekse formuar nga lidhja e komponimeve të shtetit të ngurta e materies. Shembuj: sodium, barium, alumini, bakri, flori. Komponimet jo-metalike janë: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Substancat me një lidhjes metalike (të metaleve) janë të ndryshme në vetitë fizike. Ato mund të jenë të lëngshme (Hg), e butë (Na, K), shumë e vështirë (W, Nb).
• Molekulare që krijohen në kristale që janë formuar molekula të veçanta të çështjes. Ajo është e karakterizuar nga boshllëqet në mes të molekulave me densitetit zero elektronike. Force lidh atomet në këto kristale janë të konsiderueshme. Në të njëjtën molekulat e ata janë tërhequr për çdo tërheqje tjetër dobët ndërmolekulare. Kjo është arsyeja pse lidhjet midis tyre janë shkatërruar lehtësisht nga nxehtësia. Lidhjet midis atomeve të shembet shumë më e vështirë. bond molekulare është e ndarë në orientimit, dispersionit dhe induksionit. Një shembull i një substancë të tillë të ngurta është metan.
• Hidrogjen, e cila ndodh midis atomeve të polarizuar pozitivisht ose molekula e tij dhe polarizuar negativisht grimce më të vogël të një molekule ose pjesëve të tjera. Këto marrëdhënie mund t'i atribuohet akull.

Prona solids

Çfarë dimë sot? Shkencëtarët kanë kohë që janë duke studiuar vetitë e substancave të shtetit të ngurta. Kur ekspozohen ndaj temperaturave dhe ndryshuar atë. Tranzicioni i lëngjeve të trupit quhet shkrirjes. Transformimi i të ngurta në gjendje të gaztë është quajtur lartësim. Me uljen e temperaturës ndodh kristalizimin ngurta. Disa substanca nën ndikimin e të ftohtë transferuar në fazën amorf. Ky proces quhet shkencëtarët qelqëzimit.

Në tranzicionit fazën e ndryshon strukturën e brendshme të solids. Renditja më e lartë se fiton temperatura është ulur. Në presion atmosferik dhe një temperaturë T> 0 K ndonjë substancë ekzistuese në natyrë, ngrij. Vetëm helium, kristalizimi i cili është i nevojshëm për presionin e 24 ATM, është një përjashtim nga ky rregull.

shtetit të ngurta jep një veti të ndryshme fizike. Ata e përshkruajnë sjelljen specifike të trupave nën ndikimin e fushave të caktuara dhe forcave. Këto prona janë të ndarë në grupe. 3 Ndarja metodë ekspozimit korrespondon me tre llojeve të energjisë (mekanike, termike, elektromagnetik). Prandaj ato ekzistojnë tri grupe vetitë fizike të solids:

• Vetitë mekanike të lidhura me stresin dhe deformim të organeve. Sipas këtyre kritereve, solids janë të ndarë në elastike, rheological, forcën dhe teknologji. Pjesa tjetër është trupi ruan formën e saj, por ajo mund të ndryshohet nga një forcë e jashtme. Në këtë rast ajo mund të jetë e deformimit plastik (view fillestar nuk kthehen), elastike (kthehet në formën origjinale) ose shkatërruese (kur një prag të caktuar kalbet / pushim). Shqyrtojë këto përpjekje përshkruajnë Moduli elastike. reziston Solid jo vetëm për compression, që shtrihen, por edhe ndërrime, gjarpërues dhe lakimi. forca ngurtë trupit për t'i rezistuar thirrjen e pronës së tij të shkatërruara.
• Thermal manifestuar nën ndikimin e fushave termike. Një nga më të rëndësishme pronat - pikën e shkrirjes, në të cilën trupi i konverton në një gjendje të lëngët. Kjo është vërejtur në solids kristaltë. Organet amorf zotërojnë nxehtësi latente e shkrirjes, si kalimin e tyre në gjendje të lëngët kur temperatura është ngritur gradualisht. Pas arritjes së një ngrohjes caktuar trup amorf humbet elasticitetin e tij dhe bëhet plasticitet. Ky shtet do të thotë arritjen e temperaturës së tyre të tranzicionit qelqi. Kur ngrohja ndodh deformim ngurtë e trupit. Për më tepër, ajo shpesh zgjeron. Sasiore, ky kusht është i karakterizuar nga një faktor të caktuar. temperatura e trupit ndikon në vetitë mekanike të tilla si flowability, plasticitet, qëndrueshmëri dhe forcë.
• Elektromagnetike lidhur me ekspozimin ndaj flukseve mikrogrimcave të forta dhe valët elektromagnetike të ngurtësi e lartë. Këto përfshijnë provës dhe pronat rrezues.

Struktura band

Solids janë klasifikuar dhe e ashtuquajtura struktura band. Kështu, në mesin e tyre dallohen:

• Përçuesit, karakterizuar nga fakti se përçueshmëria e valence grupet përputhen. Kështu elektronet mund të lëvizin në mes tyre, japin energjinë e vogël. Për përçuesve janë të gjitha metalet. Kur një aktuale elektrike është formuar për të një organi të tillë të mundshëm ndryshim (për shkak të lëvizjes së lirë të elektroneve në mes pikave me e ulta dhe potencial të lartë).
• Dielectrics, cilat fusha nuk përputhen. Intervali në mes tyre është më i madh se 4 eV. Për të kryer elektronet nga valencë të kërkojë të madhe band përçueshmëri të energjisë. Në sajë të këtyre pronave dielectrics praktikisht jo-përçueshëm.
• Semiconductors, karakterizuar nga mungesa e kryerjes dhe valencë banda të. Intervali në mes tyre është më i vogël se 4 eV. Për transferimin e elektroneve nga valencë në band kryerjen kërkon më pak energji se sa dielectrics. Pastër (i papërzier dhe eigenfunctions) Gjysem perçuesit dobët aktual është kaluar.

lëvizje molekulare në solids shkaktojnë pronat e tyre elektromagnetike.

pronat e tjera

Solids janë të ndarë dhe pronat e tyre magnetike. Ekzistojnë tri grupe:

• Pronat diamagnetic që varen pak nga temperatura apo gjendjen e bashkimit.
• Paramagnetik, që rezulton nga orientimi i elektroneve përçueshmëri dhe momentet magnetike të atomeve. Sipas Curie ndjeshmërinë e tyre zvogëlohet si temperatura. Kështu, në 300 K është 10 ^-5.
• Një trup magnetike me një strukturë e rregullt qe ka rendin afatgjatë e atomeve. Në nyjet e grilë janë të rregulluar në mënyrë periodike grimca me momentet magnetike. Këto solids dhe substancat e përdorura shpesh në sfera të ndryshme të veprimtarisë njerëzore.

Substancat më të ngurta në natyrë

Cilat janë ato? Dendësia e solide kryesisht përcakton fortësinë e tyre. Në vitet e fundit, shkencëtarët kanë zbuluar disa materiale që pretendojnë të jenë "trupi më i qëndrueshëm". Substanca më e vështirë është fullerite (një kristal me molekula fullerene), që është rreth 1.5 herë më e vështirë se një diamant. Për fat të keq, ajo është ende e disponueshme vetëm në sasi shumë të vogla.

Deri më sot, substanca më e fortë, e cila më vonë mund të përdoret në industri, është lonsdaleiti (diamanti gjashtëkëndor). Ai është 58% më i vështirë se një diamant. Lonsdale është një modifikim alotropik i karbonit. Skeleti i saj kristal është shumë i ngjashëm me grilën e diamantit. Qeliza e Lonsdaleit përmban 4 atome, dhe diamanti - 8. Nga kristalet e përdorura gjerësisht, sot më e vështirë mbetet diamanti.