Solidau: eiddo, strwythur, dwysedd ac enghreifftiau

sylweddau galwadau Solid o'r fath sy'n gallu ffurfio corff a chael gyfrol. Hylifau a nwyon, maent yn cael eu gwahaniaethu gan eu siâp. Mae'r solidau yn cadw siâp y corff o ganlyniad i'r ffaith nad yw eu gronynnau yn gallu symud yn rhydd. Maent yn wahanol o ran eu dwysedd, hydwythedd, dargludedd trydanol a lliw. Maent hefyd yn cael eiddo arall. Er enghraifft, mae'r rhan fwyaf o'r sylweddau hyn yn cael eu toddi yn ystod gwresogi, caffael y wladwriaeth cyfanred hylif. Mae rhai ohonynt wrth gael eu gwresogi gasified unwaith (sublimed). Ond mae yna hefyd y rhai sy'n torri i lawr i mewn i sylweddau eraill.

Mathau o solidau

Mae pob solidau yn cael eu rhannu'n ddau grŵp.

1. Amorffaidd, lle mae'r gronynnau unigol yn cael eu trefnu ar hap. Mewn geiriau eraill, nid oes ganddynt strwythur clir (yn benodol). Gall y rhain gael eu solidau toddi mewn cyfwng tymheredd penodedig penodol. Y mwyaf cyffredin o'r rhain yn cynnwys gwydr a resin.
2. Crystal, sydd yn eu tro yn cael eu hisrannu yn 4 math: atomig, moleciwlaidd, ïonig, metelaidd. Mae'r gronynnau yn cael eu lleoli yn unig mewn patrwm penodol, sef yn y ddellten grisial. Gall ei geometreg mewn gwahanol sylweddau yn amrywio'n fawr.

solidau crisialog yn drech na amorffaidd yn eu niferoedd.

Mathau o solidau crisialog

Yn bron pob sylwedd solet strwythur crisialog. Maent yn wahanol o ran eu strwythur. Yn ei crisialog nodau dellt yn cynnwys gwahanol gronynnau a chemegau. Mae yn unol â hwy, ac maent yn cael eu henwau. Mae gan bob math o eiddo penodol ar ei gyfer:

• Mae'r dellten grisial gronynnau solid atomig cysylltu gan bond cofalent. Fe'i yn nodedig gan ei gryfder. Oherwydd hyn, sylweddau o'r fath yn cael uchel bwynt toddi a berwi. Mae'r math hwn yn cynnwys cwarts a diemwnt.
• Yn y ddellten grisial y bond moleciwlaidd rhwng y gronynnau yn cael ei nodweddu gan ei wendid. Sylweddau o'r math hwn yn cael eu nodweddu gan hwylustod ymdoddi a berwi. Maent yn cael eu nodweddu gan anwadalwch, oherwydd y mae yn cael arogl penodol. Mae'r solidau yn iâ, siwgr. Cynnig o foleciwlau mewn solidau o'r math hwn yn cael eu nodweddu gan eu gweithgaredd.
• Mae'r dellten grisial ïonig yn y nodau yn ail gronynnau priod gwefr bositif ac yn negyddol. Maent yn cael eu dal gan atyniad electrostatig. Mae'r math hwn dellt yn bodoli mewn alcalïau, halwynau, ocsidau sylfaenol. Llawer o sylweddau o'r fath yn rhwydd hydawdd mewn dŵr. Oherwydd eithaf cwlwm cryf rhwng yr ïonau yn anhydrin. Mae bron pob un ohonynt yn diarogl, gan eu bod yn cael eu nodweddu gan nad ydynt yn anwadal. Sylweddau gyda dellt ļonig gallu cynnal cerrynt trydan, fel yn eu cyfansoddiad dim electronau rhydd. Enghraifft nodweddiadol o'r ïon solet - halen. O'r fath yn dellten grisial yn rhoi iddo brau. Mae hyn oherwydd y ffaith y gall unrhyw un o'i sifft achosi ion lluoedd repulsive.
• Mae'r dellten grisial metelig yn unig cemegau ïonau yn bresennol yn y nodau, gwefr bositif. Rhyngddynt mae electronau rhydd drwy sy'n pasio ynni thermol a thrydanol ardderchog. Dyna pam unrhyw metelau nodwedd gwahanol megis dargludedd.

cysyniadau cyffredinol o solid

Solidau a sylweddau - mae'n ymarferol yr un peth. Mae'r termau hyn gyfeirio at un o'r 4 wladwriaethau agregu. Solidau cael ffurflen sefydlog a chymeriad y cynnig thermol o atomau. Mae'r olaf yn gwneud osgiliadau bach ger y swyddi cydbwysedd. Cangen o wyddoniaeth sy'n delio ag astudio cyfansoddiad a strwythur mewnol, y cyfeirir atynt fel ffiseg solet-wladwriaeth. Mae meysydd pwysig eraill o wybodaeth sy'n ymwneud â sylweddau o'r fath. Newid siâp gan ddylanwadau allanol a mecaneg cynnig elwir cyrff deformable.

Oherwydd y gwahanol briodweddau solidau, maent wedi cael eu defnyddio mewn dyfeisiau technegol amrywiol a grëwyd gan ddyn. Mae'r rhan fwyaf yn aml yn sail eu defnydd yn eiddo o'r fath fel caledwch, cyfaint, màs, elastigedd, plastigrwydd, breuder. gall gwyddoniaeth fodern yn cael ei ddefnyddio a rhinweddau eraill solidau y gellir eu canfod dim ond yn y labordy.

Beth yw grisial

Grisialau - corff cadarn gosod mewn rhai gronynnau trefn. Mae pob cemegyn wedi ei strwythur ei hun. Mae ei atomau yn ffurfio pentyrru cyfnodol tri-dimensiwn o'r enw dellt. sylweddau solet yn cael strwythur gwahanol cymesuredd. Ystyrir y wladwriaeth crisialog solet yn sefydlog, oherwydd mae ganddo isafswm o ynni posibl.

Mae'r mwyafrif helaeth o ddeunyddiau solet (naturiol) yn cynnwys nifer fawr o grawn unigol oriented hap (crystallites). Gelwir sylweddau o'r fath yn cael eu polycrystalline. Mae'r rhain yn cynnwys aloion a metelau technegol, yn ogystal â llawer o greigiau. Gelwir monogrisialog crisialau sengl naturiol neu synthetig.

Yn y rhan fwyaf o gyrff solid fath yn cael eu ffurfio o gyflwr cyfnod hylif, a gyflwynir i doddi neu ateb. Weithiau, maent yn deillio o gyflwr nwyol. Gelwir y broses hon crystallization. Diolch i gynnydd gwyddonol a thechnegol y drefn amaethu (synthesis) o sylweddau amrywiol a gynhyrchwyd raddfa ddiwydiannol. Mae'r rhan fwyaf o'r crisialau ganddi siâp naturiol o polyhedron rheolaidd. Mae eu maint yn amrywio'n fawr. Er enghraifft, gall cwarts naturiol (grisial graig) yn pwyso hyd at gannoedd o cilogram, a diemwntau - hyd at sawl gram.

Mewn solidau amorffaidd, mae'r atomau yn oscillation gyson o gwmpas pwyntiau lleoli ar hap. Maent yn cadw rhywfaint o drefn byr-amrywiaeth, ond nid oes hir-amrywiaeth. Mae hyn oherwydd y ffaith bod eu moleciwlau yn cael eu trefnu ar bellter y gellir ei gymharu â'u maint. Y mwyaf cyffredin yn ein enghraifft bywyd o hyn yn gyflwr gwydrog solet. deunyddiau amorffaidd aml yn cael eu hystyried yn hylif gyda gludedd anfeidrol fawr. Mae'r amser y crystallization weithiau mor fawr nad yw'n cael ei ddangos.

Bod yr eiddo uchod o'r sylweddau hyn yn eu gwneud yn unigryw. Ystyrir solidau amorffaidd yn ansefydlog oherwydd gall dros gyfnod o amser yn mynd i mewn i'r wladwriaeth crisialog.

Moleciwlau, atomau, y mae cynnwys solid llawn dwysedd uchel. Maent yn ymarferol cynnal eu safle cymharol mewn perthynas â gronynnau eraill ac yn cael eu dal ynghyd gan ryngweithio rhyngfoleciwlaidd. Gelwir y pellter rhwng y moleciwlau o solid i wahanol gyfeiriadau yn y paramedr dellten grisial. Mae strwythur y sylweddau a'i chymesuredd diffinio lluosogrwydd o eiddo o'r fath fel band electron, ymrannu a opteg. Pan fydd yn agored i rymoedd ddigon mawr solet, efallai y rhinweddau hyn yn fwy neu'n llai sathru. Pan fydd hyn yn solid anffurfio gweddilliol hydrin.

Mae atomau cyrff solid oscillate, sydd i fod i feddiant ynni thermol. Gan eu bod yn ddibwys, gellir ond eu harsylwi o dan amodau labordy. Mae strwythur moleciwlaidd o solidau yn bennaf yn effeithio ar ei eiddo.

Mae astudio solidau

Priodweddau briodweddau deunyddiau hyn, eu cynnig ansawdd a gronynnau a astudiwyd gwahanol is-adrannau ffiseg cyflwr solet.

Ar gyfer yr astudiaeth a ddefnyddiwyd: sbectrosgopeg radio, dadansoddi strwythurol sy'n defnyddio pelydrau-X a dulliau eraill. Felly astudio'r eiddo mecanyddol, ffisegol a thermol solidau. Caledwch, gwrthiant straen, cryfder tynnol, trawsnewid cam astudiaethau Deunyddiau. Mae'n gorgyffwrdd i raddau helaeth â ffiseg solidau. Mae gwyddoniaeth fodern pwysig arall. I astudio presennol a syntheseiddio sylweddau newydd a ddelir cemeg cyflwr solet.

solidau nodweddion

cynnig Cymeriad electron atomau solet allanol yn penderfynu llawer o'i heiddo, er enghraifft, trydan. Mae 5 ddosbarthiadau o gyrff o'r fath. Maent yn cael eu gosod yn dibynnu ar y math o atomau:

• Ïonig, nodwedd sylfaenol o'r rhain yw'r grym atynnol electrostatig. Mae ei nodweddion: myfyrio a amsugno golau yn y rhanbarth isgoch. Ar dymheredd isel, mae'r bond ïonig yn cael ei nodweddu gan dargludedd trydanol isel. Un enghraifft o ddeunydd o'r fath yw'r halen sodiwm o asid hydroclorig (NaCl).
• Cofalent a gynhaliwyd ar draul pâr electron, sy'n perthyn i'r ddau atomau. cysylltiad o'r fath yn cael ei rhannu yn: sengl (sengl), dwbl a triphlyg. Mae'r rhain yn enwau dangos presenoldeb parau electron (1, 2, 3). Gelwir bondiau dwbl a triphlyg yn lluosrifau. Mae is-adran arall o'r grŵp. Felly, yn dibynnu ar y dwysedd electron dosbarthu bond pegynol a nonpolar ynysig. Mae'r cyntaf yn cael ei ffurfio gan wahanol atomau, a'r ail - yn gyfartal. O'r fath yn cyflwr solet o fater, enghreifftiau ohonynt yn - diemwnt (C) a silicon (Si), a nodweddir gan ei ddwysedd. Mae'r rhan fwyaf o'r crisialau solet yn unig bond cofalent.
• Metel a ffurfiwyd drwy gyfuno electronau falens yr atomau. O ganlyniad, mae cyfanswm cwmwl electron sy'n cael ei dadleoli o dan ddylanwad foltedd trydan. bond metel yn cael ei ffurfio pan fydd y atomau bondio hir. Eu bod yn gallu rhoi electronau. Mae llawer o fetelau, cyfansoddion cymhleth bond hwn yn cael ei ffurfio y cyflwr solet o mater. Enghreifftiau: sodiwm, bariwm, alwminiwm, copr, aur. cyfansoddion anfetelaidd yw'r canlynol: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Sylweddau gyda bondio metel (metelau) yn amrywiol eu priodweddau ffisegol. Gallant fod yn hylif (Hg), meddal (Na, K), yn galed iawn (W, Nb).
• Molecular sy'n codi mewn crisialau sy'n cael eu ffurfio moleciwlau ar wahân o fater. Mae'n cael ei nodweddu gan fylchau rhwng moleciwlau gyda dwysedd electron sero. Llu cysylltu atomau mewn crisialau hyn yn sylweddol. Ar yr un moleciwlau maent yn cael eu denu at bob atyniad rhyngfoleciwlaidd yn unig wan eraill. Dyna pam y cysylltiadau rhyngddynt yn cael eu dinistrio yn hawdd gan wres. Mae'r cysylltiadau rhwng yr atomau cwympo llawer mwy anodd. bond Moleciwlaidd wedi'i rhannu'n cyfeiriadedd, gwasgariad a sefydlu. Un enghraifft o sylwedd solet o'r fath yn methan.
• Hydrogen, sy'n digwydd rhwng yr atomau neu moleciwlau ohoni polar yn gadarnhaol ac yn negyddol polar gronynnau lleiaf o moleciwl neu rannau eraill. Gall y rhain cysylltiadau eu priodoli iâ.

solidau priodweddau

Beth rydym yn ei wybod heddiw? Mae gwyddonwyr wedi hir bod yn astudio priodweddau sylweddau cyflwr solet. Pan fydd yn agored i dymereddau a newid iddo. Gelwir y broses o drosglwyddo i'r hylif corff yn toddi. Gelwir y trawsnewid solet i'r wladwriaeth nwyol yw sychdarthiad. Gyda gostwng tymheredd yn digwydd crystallization Solid. Mae rhai sylweddau dan ddylanwad yr oerfel trosglwyddo i'r cam amorffaidd. Gelwir y broses hon gwyddonwyr gwydreiddio.

Yn trawsnewidiadau cam yn newid strwythur mewnol solidau. Archebu uchaf y mae'n caffael y tymheredd yn cael ei ostwng. Ar wasgedd atmosfferig a T> 0 K unrhyw sylwedd sy'n bodoli o ran natur tymheredd, solidify. Dim ond heliwm, y crystallization o sy'n angenrheidiol at y pwysau o 24 atm, yn eithriad i'r rheol hon.

cyflwr solet yn rhoi iddo gwahanol briodweddau ffisegol. Maent yn disgrifio ymddygiad penodol o gyrff o dan ddylanwad caeau a grymoedd penodol. Mae'r tai hyn yn cael eu rhannu yn grwpiau. 3 Dyrannu Dull amlygiad cyfateb i dri math o ynni (mecanyddol, thermol, electromagnetig). Yn unol â hynny maent yn bodoli dri grŵp o priodweddau ffisegol solidau:

• eiddo mecanyddol sy'n gysylltiedig â straen a anffurfio o gyrff. Yn ôl y meini prawf hyn, mae'r solidau yn cael eu rhannu'n elastig, rheolegol, cryfder a thechnoleg. Mae'r gweddill yw'r corff yn cadw ei siâp, ond gellir ei newid gan rym allanol. Yn yr achos hwn, efallai y bydd o anffurfio plastig (barn gychwynnol na ddychwelwyd), elastig (yn dychwelyd i'r siâp gwreiddiol) neu ddinistriol (pan trothwy penodol pydru / egwyl). Adolygu ymdrechion hyn yn disgrifio moduli elastig. Solid nid yn unig yn gwrthsefyll cywasgu, ymestyn, ond hefyd sifftiau, troelli a phlygu. cryfder corff anhyblyg i wrthsefyll yr alwad ei eiddo dinistrio.
• amlygu thermol dan ddylanwad caeau thermol. Un o'r eiddo mwyaf pwysig - ymdoddbwynt, lle mae'r corff yn trosi i gyflwr hylif. Mae'n cael ei arsylwyd mewn solidau crisialog. cyrff amorffaidd meddu gwres cudd ymasiad, wrth i'w drosglwyddo i'r wladwriaeth hylif pan fydd y tymheredd yn codi yn raddol. Ar ôl cyrraedd corff amorffaidd wres rhai yn colli ei elastigedd ac yn dod yn plastigrwydd. Mae'r wladwriaeth yn golygu cyflawni eu tymheredd pontio gwydr. Pan fydd gwresogi digwydd anffurfio corff anhyblyg. Ar ben hynny, mae'n aml yn ehangu. Feintiol, y cyflwr hwn yn cael ei nodweddu gan ffactor penodol. tymheredd y corff yn effeithio ar y priodweddau mecanyddol megis flowability, plastigrwydd, cadernid a chryfder.
• Electromagnetig sy'n gysylltiedig â dod i gysylltiad â llif microparticles solet a thonnau electromagnetig o anhyblygrwydd uchel. Mae'r rhain yn cynnwys prawf ac eiddo trwy belydriad.

strwythur band

Mae'r solidau eu dosbarthu ac mae'r strwythur band fel y'u gelwir. Felly, yn eu plith eu gwahaniaethu:

• Dargludyddion, a nodweddir gan fod y bandiau dargludedd a falens yn gorgyffwrdd. Felly gall yr electronau symud rhyngddynt, cynhyrchu ynni lleiaf. Ar gyfer dargludyddion i gyd yn fetelau. Pan fydd cerrynt trydan yn cael ei ffurfio i gorff wahaniaeth potensial (oherwydd y symudiad rhydd o electronau rhwng y pwyntiau gyda'r isaf a'r potensial uchel).
• Dielectrics, nad ardaloedd yn gorgyffwrdd. Mae'r cyfnod rhyngddynt yn fwy na 4 eV. Cynnal electronau o'r falens i fynnu band dargludiad ynni mawr. Diolch i'r eiddo hyn dielectrics bron nad ydynt yn dargludol.
• Lled-ddargludyddion, a nodweddir gan absenoldeb y bandiau dargludiad a falens. Mae'r cyfnod rhyngddynt yn llai na 4 eV. Ar gyfer trosglwyddo electronau o'r falens i'r band dargludiad yn gofyn llai o ynni na dielectrics. lled-ddargludyddion pur (digymysg a eigenfunctions) yn wael ar hyn o bryd yn cael ei basio.

cynnig Molecular yn y solidau yn achosi eu heiddo electromagnetig.

eiddo arall

Solidau yn cael eu rhannu a'u priodweddau magnetig. Mae tri grŵp:

• eiddo Diamagnetic sy'n dibynnu fawr ddim ar y tymheredd neu gyflwr agregu.
• Paramagnetic, o ganlyniad i cyfeiriadedd y electronau dargludiad a eiliadau magnetig yr atomau. Yn ôl Curie eu tueddiad yn gostwng fel tymheredd. Felly, ar 300 K, mae'n 10 ^-5.
• Mae corff magnetig gyda strwythur harchebu cael trefn hir-amrywiaeth o atomau. Yn y nodau y dellt yn cael eu trefnu o bryd i'w gilydd gronynnau gyda eiliadau magnetig. Mae'r rhain yn solidau a sylweddau a ddefnyddir yn aml mewn gwahanol meysydd o weithgarwch dynol.

Mae sylwedd anoddaf o ran eu natur

Beth ydyn nhw? solidau dwysedd raddau helaeth yn penderfynu ar eu caledwch. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae gwyddonwyr wedi darganfod nifer o ddeunyddiau sy'n honni eu bod yn "y corff mwyaf gwydn." Mae'r rhan fwyaf solet - mae'n fullerite (moleciwlau grisial gyda ffwleren), sef tua 1.5 gwaith yn anoddach na diemwnt. Yn anffodus, mae ar gael dim ond mewn symiau bach iawn ar hyn o bryd.

Hyd yn hyn, mae'r sylwedd anoddaf, a allai gael eu defnyddio yn nes ymlaen yn y diwydiant - lonsdalite (diemwnt chweochrog). Mae'n 58% yn fwy anodd nag diemwnt. Lonsdalite - addasu allotropic o garbon. Mae ei ddellten grisial yn debyg iawn i diemwnt. cell Lonsdaleite cynnwys 4 atomau, ond mae'r diemwnt - 8. O'r crisialau a ddefnyddir yn gyffredin heddiw yw'r diemwnt anoddaf.