Tørstof: egenskaber, struktur, densitet og eksempler

Faste opkald sådanne stoffer som er i stand til at danne kroppen og har en volumen. Af væsker og gasser, udmærker de sig ved deres form. De faste stoffer bevarer formen af kroppen på grund af det faktum, at deres partikler ikke kunne bevæge sig frit. De adskiller sig i deres tæthed, duktilitet, elektrisk ledningsevne og farve. De har også andre egenskaber. For eksempel er de fleste af disse stoffer smeltes ved opvarmning, erhverve den flydende aggregattilstand. Nogle af dem, når det opvarmes straks forgasses (sublimeret). Men der er også dem, der nedbrydes til andre stoffer.

Typer af faste stoffer

Alle faste stoffer er opdelt i to grupper.

1. Amorf, hvor de enkelte partikler er anbragt tilfældigt. Med andre ord, de ikke har en klar (specifik) struktur. Disse faststoffer kan smeltes i en bestemt foreskreven temperatur interval. Den mest almindelige af disse omfatter glas og harpiks.
2. Krystal, som igen er opdelt i 4 typer: atomar, molekylær, ioniske, metallisk. Partiklerne kun er placeret i et bestemt mønster, nemlig i krystalgitteret. Dens geometri i forskellige stoffer kan variere meget.

Krystallinske faste stoffer forrang for amorf i deres numre.

Typer af krystallinske faste stoffer

I praktisk taget alle faste stoffer har en krystallinsk struktur. De adskiller sig i deres struktur. På krystallinsk knudepunkter indeholder forskellige partikler og kemikalier. Det er i overensstemmelse med dem, og de fik deres navne. Hver type har specifikke egenskaber for det:

• De atomare krystalgitterparametrene faste partikler bundet med en kovalent binding. Det udmærker sig ved sin styrke. På grund af dette, sådanne stoffer har en høj smeltepunkt og kogepunkt. Denne type omfatter kvarts og diamanter.
• I krystalgitteret af den molekylære binding mellem partiklerne er kendetegnet ved sin svaghed. Stoffer af denne type er kendetegnet ved nem smeltning og kogning. De er kendetegnet ved flygtighed, skyldes som har en vis lugt. Disse faste stoffer er is, sukker. Bevægelse af molekyler i faste stoffer af denne type er karakteriseret ved deres aktivitet.
• Den ioniske krystalgitter i knudepunkterne alternere respektive partikler ladede positivt og negativt. De ejes af elektrostatisk tiltrækning. Denne gittertypen eksisterer i alkalier, salte, basiske oxider. Mange stoffer af denne type er let opløseligt i vand. På grund af en ganske stærk binding mellem ionerne er refraktære. Næsten alle af dem er lugtfri, da de er karakteriseret ved ikke-flygtighed. Stoffer med ionisk gitter ikke kan udføre elektrisk strøm, som i deres sammensætning ingen frie elektroner. Et typisk eksempel på det faste ion - salt. Sådan et krystalgitter giver det skørt. Dette skyldes det faktum, at nogen af dens skift kan forårsage ion frastødende kræfter.
• Den metalliske krystalgitter kun kemikalier ioner er til stede i knudepunkterne, positivt ladede. Mellem dem der er frie elektroner hvorigennem passerer fremragende termisk og elektrisk energi. Det er grunden til eventuelle metaller anderledes funktion såsom ledningsevne.

Generelle begreber fast

Faste stoffer og stoffer - det er stort set det samme. Disse vilkår er nævnt en af de 4 tilstande af sammenlægning. Faste stoffer har en stabil form og karakter af termisk bevægelse af atomer. Sidstnævnte foretage små svingninger nær ligevægtsstillinger. Gren af videnskaben beskæftiger sig med studiet af sammensætningen og interne struktur, betegnet som faststoffysik. Der er andre vigtige områder af viden er involveret i sådanne stoffer. Ændring af formen af ydre påvirkninger og motion kaldes mekanik af deformerbare organer.

På grund af de forskellige egenskaber af faste stoffer, er de blevet brugt i forskellige tekniske anordninger er skabt af mennesket. Oftest grundlag af deres brug var egenskaber, såsom hårdhed, volumen, masse, elasticitet, plasticitet, skørhed. Moderne videnskab kan bruges og andre kvaliteter af faste stoffer, som kan påvises kun i laboratoriet.

Hvad er krystal

Krystaller - et fast legeme anbragt i en bestemt rækkefølge partikler. Hver kemisk sin struktur. Dens atomer danner en tredimensionalt periodisk stabling kaldet gitter. Faste stoffer har en anden struktur symmetri. Fast krystallinsk tilstand betragtes som stabilt, fordi det har en minimal mængde af potentiel energi.

Langt størstedelen af faste materialer (naturlige) består af et stort antal tilfældigt orienterede enkelte korn (Krystalliterne). Sådanne stoffer kaldes polykrystallinske. Disse omfatter tekniske legeringer og metaller, samt en masse sten. Monokrystallinsk kaldet naturlige eller syntetiske enkelte krystaller.

I de fleste sådanne faste legemer er dannet fra tilstanden i væskefasen, indgivet til at smelte eller opløsning. Nogle gange er de afledt af en gasformig tilstand. Denne proces kaldes krystallisering. Takket være videnskabelige og tekniske udvikling af dyrkningen procedure (syntese) af forskellige stoffer produceret i industriel målestok. De fleste af krystallerne har en naturlig form som en regulær polyeder. Deres størrelser varierer meget. For eksempel kan naturlig kvarts (bjergkrystal) veje op til hundrede kilogram og diamanter - op til flere gram.

I amorfe faststoffer, atomerne er i konstant svingning omkring tilfældigt placeret point. De gemmer nogle kortrækkende orden, men ingen langtrækkende. Dette skyldes det faktum, at deres molekyler er anbragt i en afstand, der kan sammenlignes med deres størrelse. Den mest almindelige i vores liv eksempel på dette er en solid glasagtig tilstand. Amorfe materialer er ofte betragtes som en væske med et uendeligt stort viskositet. Tidspunktet for krystallisering er undertiden så stor, at der ikke er vist.

At de ovennævnte egenskaber af disse stoffer gør dem unikke. Amorfe faste stoffer betragtes ustabil, fordi over tid kan gå ind i krystallinske tilstand.

Molekyler, atomer, især omfatter et faststof pakket med høj densitet. De fastholder praktisk taget deres relative position i forhold til andre partikler og er holdt sammen af intermolekylær interaktion. Afstanden mellem molekylerne i det faste stof i forskellige retninger kaldes krystalgitteret parameter. Strukturen af stoffet og dets symmetri definerer en flerhed af egenskaber, såsom elektron band, spaltning og optik. Når de udsættes for faste tilstrækkeligt store kræfter, kan disse kvaliteter være mere eller mindre krænkes. Når denne faste medgørlige resterende deformation.

Atomerne i faste legemer oscillerer, hvilket skyldes besiddelse af termisk energi. Da de er ubetydelige, kan de kun observeret under laboratorieforhold. Den molekylære struktur af faste stoffer i høj grad påvirke dens egenskaber.

Studiet af faststoffer

Egenskaber egenskaber af disse materialer, deres kvalitet og partikelbevægelse studerede forskellige undersektioner af faststoffysik.

Til undersøgelsen anvendes: radio spektroskopi, strukturel analyse ved anvendelse af røntgenstråler og andre metoder. Så studere de mekaniske, fysiske og termiske egenskaber faste stoffer. Hårdheden, stress modstand, trækstyrke, fasetransformation studerer Materials. Det overlapper i vid udstrækning med fysik af faste stoffer. Der er en anden vigtig moderne videnskab. For at undersøge eksisterende og syntetisere nye stoffer holdes faststofkemi.

Funktioner faste stoffer

Karakter bevægelse eksterne elektron faste atomer bestemmer mange af dets egenskaber, for eksempel elektrisk. Der er 5 klasser af sådanne organer. De er indstillet afhængigt af typen af atomer:

• Ioniske, grundlæggende egenskab, som er den kraft af elektrostatisk tiltrækning. Dens funktioner: refleksion og absorption af lys i det infrarøde område. Ved lav temperatur, er ionbindingen kendetegnet ved lav elektrisk ledningsevne. Et eksempel på et sådant materiale er natriumsaltet af saltsyre (NaCl).
• Covalent udføres på bekostning af et elektronpar, som hører til begge atomer. En sådan forbindelse er opdelt i: single (single), dobbelt og tredobbelt. Disse navne indikerer tilstedeværelsen af elektronpar (1, 2, 3). Dobbelt og tredobbelt obligationer kaldes multipler. Der er en anden afdeling af gruppen. Så afhængigt af elektron tæthed distribution af isolerede polære og upolære obligation. Den første udgøres af forskellige atomer, og den anden - lige. Sådan fast tilstand af stof, eksempler herpå er - en diamant (C) og silicium (Si), kendetegnet ved sin tæthed. De fleste faste krystaller er blot en covalent binding.
• Metal fremstillet ved at kombinere de valenselektroner af atomer. Som et resultat heraf er der en samlet elektronsky som forskydes under indflydelse af en elektrisk spænding. Metal-binding dannes, når bindingsegenskaberne atomer lange. At de er i stand til at donere elektroner. Mange metaller, er komplekse forbindelser af denne binding dannet fast tilstand af stof. Eksempler: natrium, barium, aluminium, kobber, guld. Ikke-metalliske forbindelser er følgende: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Stoffer med en metalbinding (metaller) er forskellige i fysiske egenskaber. De kan være flydende (Hg), blød (Na, K), meget hårdt (W, Nb).
• Molekylær opstår i krystaller, som er dannet separate molekyler af stof. Det er kendetegnet ved mellemrum mellem molekyler med nul elektrondensitet. Kraft forbinder atomer i disse krystaller er betydelige. Ved de samme molekyler de er tiltrukket af hinanden svag intermolekylær attraktion. Det er grunden til forbindelserne mellem dem er let ødelagt af varme. Forbindelserne mellem atomerne kollapse meget vanskeligere. Molekylær binding er opdelt i orientering, dispersion og induktion. Et eksempel på sådan en fast substans er methan.
• Hydrogen, som opstår mellem de positivt polariserede atomer eller molekyler deraf og negativt polariseret mindste partikel af et molekyle eller andre dele. Disse relationer kan tilskrives is.

egenskaber faststoffer

Hvad ved vi i dag? Forskere har længe studeret egenskaberne for solid state stoffer. Når de udsættes for temperaturer og ændre det. Overgangen af legemsvæsken kaldes smeltning. Transformationen af faststof til den gasformige tilstand kaldes sublimation. Med faldende temperatur opstår Solid krystallisation. Nogle stoffer under indflydelse af den kolde overført til den amorfe fase. Denne proces kaldes sintringszonerne videnskabsfolk.

I faseovergange ændrer den interne struktur af faste stoffer. Den højeste bestilling det erhverver temperaturen sænkes. Ved atmosfærisk tryk og en temperatur T> 0 K ethvert stof i naturen, størkne. Kun helium, krystallisering af som er nødvendig til tryk på 24 atm, er en undtagelse fra denne regel.

Solid state giver det en forskellige fysiske egenskaber. De beskriver den specifikke adfærd organer under indflydelse af visse felter og kræfter. Disse egenskaber er opdelt i grupper. 3 Tildel eksponering fremgangsmåde svarende til tre typer af energi (mekanisk, termisk, elektromagnetisk). Følgelig de findes tre grupper af fysiske egenskaber af faste stoffer:

• Mekaniske egenskaber relateret til stress og deformation af organer. Ifølge disse kriterier, de faste stoffer opdelt i elastisk, rheologisk, styrke og teknologi. Resten er kroppen bevarer sin form, men det kan ændres af en ydre kraft. I dette tilfælde kan det være af plastisk deformation (Startvisning ikke returneres), elastiske (vender tilbage til den oprindelige form) eller destruktiv (når en vis tærskel henfalder / pause). Gennemgå disse bestræbelser beskrive elasticitetsmoduler. Fast ikke kun modstår kompression, strækning, men også skift, vridning og bøjning. stive krop styrke til at modstå opfordringen fra hans ejendom ødelagt.
• Termisk manifesteret under indflydelse af termiske felter. En af de vigtigste egenskaber - smeltepunkt, ved hvilket kroppen omdanner til en flydende tilstand. Det iagttages i krystallinske faste stoffer. Amorfe organer besidder latent smeltevarme, som deres overgang til flydende tilstand, når temperaturen hæves gradvist. Da de nåede en vis varme amorf kroppen mister sin elasticitet og bliver plasticitet. Denne tilstand: opnåelse af deres glasovergangstemperatur. Når opvarmning sker stift legeme deformation. Desuden er det ofte udvider sig. Kvantitativt er denne tilstand karakteriseret ved en bestemt faktor. Kropstemperatur påvirker de mekaniske egenskaber, såsom flydeevne, plasticitet, fasthed og styrke.
• Elektromagnetisk forbundet med udsættelse for faste mikropartikler strømme og elektromagnetiske bølger med høj stivhed. Disse omfatter prøvetid og strålingsegenskaber.

båndstruktur

De faste stoffer blev klassificeret og den såkaldte båndstruktur. Så, blandt dem Der skelnes mellem:

• Ledere, kendetegnet ved, at ledningsevne og valenstilstande bands overlapper hinanden. elektronerne kan således bevæge sig mellem dem, hvilket giver den mindste energi. For lederne er alle metaller. Når en elektrisk strøm er udformet til en sådan spændingsforskel legeme (på grund af de frie elektroner mellem punkterne med den laveste og højt potentiale).
• Dielektrikum, hvilke områder ikke overlapper hinanden. Intervallet mellem dem er større end 4 eV. At gennemføre elektroner fra valensen at kræve stor energi ledningsbåndet. Takket være disse egenskaber dielektrika næsten ikke-ledende.
• Halvledere, kendetegnet ved fraværet af lednings- og valenselektroner bands. Intervallet mellem dem, er mindre end 4 eV. Til overførsel af elektroner fra valensen til ledningsbåndet kræver mindre energi end dielektrika. Pure (ulegeret og egenfunktioner) halvledere dårligt strøm ledes.

Molekylær bevægelse i de faste stoffer forårsager deres elektromagnetiske egenskaber.

andre egenskaber

Faststoffer er opdelt, og deres magnetiske egenskaber. Der er tre grupper:

• Diamagnetiske egenskaber, som afhænger lidt af temperaturen eller tilstanden af aggregering.
• Paramagnetiske, som følge af orienteringen af conduction elektroner og magnetiske momenter af atomerne. Ifølge Curie deres følsomhed falder som temperatur. Således, ved 300 K er 10 ^-5.
• En magnetisk legeme med en ordnet struktur, der har langtrækkende orden af atomer. I knudepunkterne i gitteret periodisk anbragt partikler med magnetiske momenter. Disse faste stoffer og stoffer, der ofte anvendes i forskellige områder af menneskets aktiviteter.

Det hårdeste stof i naturen

Hvad er de? faststoffer densitet stort set bestemme deres hårdhed. I de senere år har forskere opdaget flere materialer, der hævder at være "den mest holdbare krop." Mest fast - det fullerite (krystal-molekyler med en fulleren), som er omkring 1,5 gange hårdere end diamant. Desværre er det i øjeblikket kun tilgængelig i meget små mængder.

Til dato den hårdeste stof, som senere kan anvendes i industrien - lonsdalite (sekskantet diamant). Han er 58% hårdere end diamant. Lonsdalite - allotrop modifikation af carbon. Dens krystalgitter er meget lig en diamant. Lonsdaleite celle indeholder 4 atomer, men diamanten - 8. Af de almindeligt anvendte krystaller i dag er den sværeste diamant.