SOLIDELE AMORFE: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele mai solide amorfe sunt cei fără o rază lungă structură ordonată. Ele sunt opuse celor cunoscute sub numele de solid cristalin. Particulele sale se asociază într-un mod dezordonat, asemănător cu cel al lichidelor, dar cu suficientă forță pentru a se îmbina într-o structură solidă.

Acest personaj amorf este mai comun decât ai putea crede; este de fapt una dintre stările posibile pe care materia adoptată le poate adopta. Prin aceasta se înțelege că orice compus capabil să se solidifice și, prin urmare, să cristalizeze, poate și aglomera în mod dezordonat dacă condițiile experimentale o permit.

Bomboana de bumbac este un exemplu de solid amorf. Sursa: Pixabay.

Cele menționate mai sus se aplică de obicei substanțelor pure, indiferent dacă sunt elemente sau compuși. Dar este valabil și în cazul amestecurilor. Multe amestecuri solide sunt amorfe, precum bomboane de bumbac, ciocolată, maioneză sau piure de cartofi.

Faptul că un solid este amorf nu îl face mai puțin valoros decât unul cristalin. Tulburarea structurală o înzestrează uneori cu proprietăți unice pe care nu le va prezenta într-o stare cristalină. De exemplu, în industria fotovoltaică, siliconul amorf este preferat decât cel cristalin pentru anumite aplicații la scară mică.

Structura solidelor amorfe

Diferența dintre o structură cristalină și o structură amorfă. Sursa: Gabriel Bolívar.

Structura unui solid amorf este dezordonată; îi lipsește periodicitatea sau modelul structural. Imaginea de mai sus ilustrează acest punct. A corespunde unui solid cristalin, în timp ce B reprezintă un solid amorf. Rețineți că în B, rombele violet sunt aranjate în mod arbitrar, chiar dacă ambele în A și B există același tip de interacțiuni.

Dacă te uiți și la B, vei vedea că există spații care par a fi goale; adică structura are defecte sau nereguli. Prin urmare, o parte din tulburarea microscopică sau internă a unui solid amorf se datorează faptului că particulele sale sunt „aranjate” în așa fel încât structura rezultată să aibă multe imperfecțiuni.

La prima mențiune s-a făcut referire la domeniul de aplicare în gradul de ordonare a solidelor amorfe. În B există doar câteva romburi care par a fi perfect aliniate. Poate exista regiuni ordonate; dar numai la distanță apropiată.

Se spune că un solid amorf este format din cristale minuscule de diferite structuri. Suma tuturor acestor structuri ajunge să devină labirintică și lipsită de sens: structura globală devine amorfă, formată din blocuri cristaline nesfârșite împrăștiate peste tot.

Proprietăți

Proprietățile unui solid amorf variază în funcție de natura particulelor sale constitutive. Cu toate acestea, există anumite caracteristici generale care pot fi menționate. Solidele amorfe pot fi vitroase, atunci când prezintă aspecte similare cu cristalele; sau gelatinoase, rășinoase sau prăfuite.

Deoarece structurile lor sunt dezordonate, acestea nu generează spectre de difracție de raze X fiabile. De asemenea, punctele de topire ale acestora nu sunt precise, ci acoperă o serie de valori.

De exemplu, punctul de topire pentru un solid amorf poate varia între 20 și 60 ° C. Între timp, solidele cristaline se topește la o temperatură specifică sau într-un interval restrâns, dacă conțin multe impurități.

O altă caracteristică a solidelor amorfe este că atunci când se rup sau se fracturează, nu generează fragmente geometrice cu fețe plane, ci fragmente neregulate cu fețe curbate. Când nu sunt vitroase, ele apar ca niște corpuri prăfuite și opace.

preparare

Mai mult decât un solid amorf, acest concept trebuie tratat ca o „stare amorfă”. Toți compușii (ionici, moleculari, polimerici, metalici etc.) sunt capabili, până la un anumit punct, și dacă condițiile experimentale permit, să formeze solide amorfe și necristaline.

De exemplu, în sinteze organice, compușii solizi sunt obținuți inițial sub formă de masă pudră. Conținutul său de impurități este atât de mare încât îi afectează ordinea moleculară pe termen lung. De aceea, atunci când produsul se recristalizează din nou și din nou, solidul devine din ce în ce mai cristalin; își pierde caracterul amorf.

Aceasta nu înseamnă totuși că solidele amorfe sunt materiale neapărat impure; multe dintre ele sunt amorfe prin natura lor chimică.

O substanță pură se poate solidifica amorf dacă lichidul său este răcit brusc, în așa fel încât particulele sale să nu cristalizeze, ci să ia o configurație sticloasă. Răcirea este atât de rapidă încât particulele nu au suficient timp pentru a găzdui blocurile cristaline care abia reușesc să „se nască”.

Apa, de exemplu, este capabilă să existe într-o stare sticloasă, amorfă și nu doar ca gheață.

Exemple de solide amorfe

Minerale și materiale plastice

Obsidianul este unul dintre puținele minerale amorfe cunoscute. Sursa: Pixabay.

Practic, orice material cristalin se poate conforma unei forme amorfe (și invers). Acest lucru se întâmplă cu unele minerale, care din motive geochimice nu și-au putut stabili formal cristalele convenționale. Alții, în schimb, nu formează cristale, ci sticlă; este cazul obsidianului.

Pe de altă parte, polimerii tind să se solidifice amorf, deoarece moleculele lor sunt prea mari pentru a defini o structură ordonată. De aici vin rășini, cauciucuri, spumă de polistiren (anime), materiale plastice, teflon, bakelită, printre altele.

Țesut biologic

Solidele biologice sunt în mare parte amorfe, cum ar fi: țesutul de organ, pielea, părul, corneea etc. La fel, grăsimile și proteinele formează mase amorfe; Cu toate acestea, cu o pregătire adecvată, ele pot cristaliza (cristale de ADN, proteine, grăsimi).

Ochelari

Sticla, un solid amorf

Deși a fost lăsat aproape ultimul, cel mai reprezentativ solid amorf este de departe sticla în sine. Compoziția sa este în esență identică cu cea a cuarțului: SiO ₂ . Atât cristalul de cuarț, cât și sticla sunt rețele covalente tridimensionale; numai că zăbrele de sticlă sunt dezordonate, cu legături Si-O de lungimi diferite.

Probă de sticlă metalică

Sticla este solidul amorf chintesențial, iar materialele care au un aspect similar se spune că au o stare sticloasă.

Carbon și metale

Avem carbon amorf, carbonul activ fiind unul dintre cele mai importante pentru capacitățile sale absorbante. De asemenea, există siliciu amorf și germaniu, cu aplicații electronice unde acționează ca semiconductori.

Și în final, există aliaje amorfe, care datorită disparității atomilor lor de metal conforme nu stabilesc o structură cristalină.

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
3. Rachel Bernstein și Anthony Carpi. (2020). Proprietățile solidelor. Recuperat de la: visionlearning.com
4. Wikipedia. (2020). Solid amorf. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Richard Zallen, Ronald Walter Douglas și alții. (31 iulie 2019). Solid amorf. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
6. Elsevier BV (2020). Solid amorf. ScienceDirect. Recuperat de la: sciencedirect.com
7. Danielle Reid. (2020). Solid amorf: definiție și exemple. Studiu. Recuperat din: studiu.com
8. Opera de artă cubică a lui Rubik. (2008). Ce este un material amorf? Recuperat din: web.physics.ucsb.edu