« Fyzika - 10. ro?n?k

Okrem pevn?ch l?tok, ktor? maj? kry?talick? ?trukt?ru, ktor? sa vyzna?uje pr?snym usporiadan?m at?mov, existuj? aj amorfn? pevn? l?tky.

Amorfn? teles? nemaj? striktn? poriadok v usporiadan? at?mov. Iba najbli??ie at?my-susedia s? usporiadan? v ur?itom porad?. Ale v amorfn?ch teles?ch nedoch?dza k striktn?mu opakovaniu rovnak?ho kon?truk?n?ho prvku, ktor? je charakteristick? pre kry?t?ly, vo v?etk?ch smeroch. Pod?a usporiadania at?mov a ich spr?vania s? amorfn? teles? podobn? kvapalin?m. ?asto m??e by? t? ist? l?tka v kry?talickom aj amorfnom stave.

Teoretick? ?t?die ved? k produkcii pevn?ch l?tok, ktor?ch vlastnosti s? dos? nezvy?ajn?. Z?ska? tak?to tel? met?dou pokus-omyl by bolo nemo?n?. Vytvorenie tranzistorov, o ktorom sa bude diskutova? nesk?r, je ?iv?m pr?kladom toho, ako pochopenie ?trukt?ry pevn?ch l?tok viedlo k revol?cii v celom r?diovom in?inierstve.

Z?skavanie materi?lov so ?pecifikovan?mi mechanick?mi, magnetick?mi, elektrick?mi a in?mi vlastnos?ami je jedn?m z hlavn?ch smerov modernej fyziky pevn?ch l?tok.

Pevn? l?tky sa v z?vislosti od ich molekul?rnej ?trukt?ry a fyzik?lnych vlastnost? delia na amorfn? a kry?talick?.

Na rozdiel od kry?t?lov molekuly a at?my amorfn?ch pevn?ch l?tok netvoria mrie?ku a vzdialenos? medzi nimi sa men? v ur?itom rozsahu mo?n?ch vzdialenost?. In?mi slovami, v kry?t?loch s? at?my alebo molekuly navz?jom usporiadan? tak?m sp?sobom, ?e vytvoren? ?trukt?ra sa m??e opakova? v celom objeme tela, ?o sa naz?va dia?kov? poriadok. V pr?pade amorfn?ch telies je ?trukt?ra molek?l zachovan? iba vzh?adom na ka?d? jednu tak?to molekulu, pozoruje sa pravidelnos? v rozlo?en? iba susedn?ch molek?l - kr?tky dosah. N?zorn? pr?klad je uveden? ni??ie.

Medzi amorfn? teles? patr? sklo a in? l?tky v sklovitom stave, kolof?nia, ?ivice, jant?r, pe?atn? vosk, bit?men, vosk, ako aj organick? l?tky: guma, ko?a, celul?za, polyetyl?n at?.

Vlastnosti amorfn?ch telies

Zvl??tnos? ?trukt?ry amorfn?ch pevn?ch l?tok im d?va individu?lne vlastnosti:

1. Slabo vyjadren? tekutos? je jednou z najzn?mej??ch vlastnost? tak?chto telies. Pr?kladom m??u by? sklenen? pruhy, ktor? u? dlho stoja v r?me okna.
2. Amorfn? tuh? l?tky nemaj? ?pecifick? teplotu topenia, preto?e k prechodu do kvapaln?ho stavu po?as zahrievania doch?dza postupne, m?knut?m telesa. Z tohto d?vodu sa na tak?to teles? aplikuje takzvan? teplotn? rozsah m?knutia.

1. Na z?klade svojej ?trukt?ry s? tak?to teles? izotropn?, to znamen?, ?e ich fyzik?lne vlastnosti nez?visia od v?beru smeru.
2. L?tka v amorfnom stave m? v???iu vn?torn? energiu ako v kry?talickom stave. Z tohto d?vodu s? amorfn? teles? schopn? nez?visle prejs? do kry?talick?ho stavu. Tento jav mo?no pozorova? ako v?sledok zakalenia skla v priebehu ?asu.

sklovitom stave

V pr?rode existuj? kvapaliny, ktor? sa prakticky nedaj? previes? do kry?talick?ho stavu ochladzovan?m, ke??e zlo?itos? molek?l t?chto l?tok im neumo??uje vytv?ra? pravideln? kry?t?lov? mrie?ku. Medzi tak?to kvapaliny patria molekuly niektor?ch organick?ch polym?rov.

Pomocou hlbok?ho a r?chleho ochladzovania v?ak m??e takmer ka?d? l?tka prejs? do sklovit?ho stavu. Toto je tak? amorfn? stav, ktor? nem? ??ru kry?t?lov? mrie?ku, ale m??e ?iasto?ne kry?talizova?, v mierke mal?ch zhlukov. Tento stav hmoty je metastabiln?, to znamen?, ?e je zachovan? za ur?it?ch po?adovan?ch termodynamick?ch podmienok.

Pomocou technol?gie chladenia pri ur?itej r?chlosti l?tka nestihne kry?talizova? a premen? sa na sklo. To znamen?, ?e ??m vy??ia je r?chlos? ochladzovania materi?lu, t?m je men?ia pravdepodobnos?, ?e bude kry?talizova?. Tak?e napr?klad na v?robu kovov?ch skiel je potrebn? r?chlos? chladenia 100 000 - 1 000 000 Kelvinov za sekundu.

Hmota v pr?rode existuje v sklovitom stave a vznik? z tekutej sope?nej magmy, ktor? sa pri interakcii so studenou vodou alebo vzduchom r?chlo ochladzuje. V tomto pr?pade sa l?tka naz?va vulkanick? sklo. M??ete tie? pozorova? sklo vytvoren? v d?sledku tavenia padaj?ceho meteoritu interaguj?ceho s atmosf?rou - meteoritov? sklo alebo vltav?n.

V?raz „amorfn?“ sa z gr??tiny preklad? doslovne ako „nie forma“, „nie forma“. Tak?to l?tky nemaj? kry?talick? ?trukt?ru, nepodliehaj? ?tiepeniu s tvorbou kry?talick?ch pl?ch. Amorfn? teleso je spravidla izotropn?, to znamen?, ?e jeho fyzik?lne vlastnosti nez?visia od smeru vonkaj?ieho vplyvu.

Jednotliv? amorfn? teles? m??u v ur?itom ?asovom obdob? (mesiace, t??dne, dni) samovo?ne prejs? do kry?talick?ho stavu. D? sa teda napr?klad pozorova?, ako med alebo cukrovinky po chv?li str?caj? prieh?adnos?. V tak?chto pr?padoch sa zvy?ajne hovor?, ?e v?robky s? „cukrovan?“. Z?rove? pri naberan? kandizovan?ho medu ly?i?kou alebo l?man? l?zanky mo?no skuto?ne pozorova? vytvoren? kry?t?liky cukru, ktor? predt?m existovali v amorfnej forme.

Tak?to spont?nna kry?taliz?cia l?tok nazna?uje r?zny stupe? stability stavov. Amorfn? teleso je teda menej stabiln?.

AMORFN? TEL?(gr?cky amorphos - beztvar?) - teles?, v ktor?ch s? element?rne zlo?en? ?astice (at?my, i?ny, molekuly, ich komplexy) n?hodne usporiadan? v priestore. Na rozl??enie amorfn?ch telies od kry?talick?ch (pozri Kry?t?ly) sa pou??va r?ntgenov? difrak?n? anal?za (pozri). Kry?talick? tel? na r?ntgenov?ch l??och poskytuj? dobre definovan? difrak?n? obrazec vo forme prstencov, ?iar, ?kv?n a amorfn?ch teliesok poskytuj? rozmazan? nepravideln? obraz.

Amorfn? teles? maj? tieto znaky: 1) za norm?lnych podmienok s? izotropn?, to znamen?, ?e ich vlastnosti (mechanick?, elektrick?, chemick?, tepeln? at?.) s? vo v?etk?ch smeroch rovnak?; 2) nemaj? ?pecifick? teplotu topenia a ako teplota st?pa, v???ina amorfn?ch telies, ktor? postupne m?kn?, prech?dza do kvapaln?ho stavu. Preto mo?no amorfn? teles? pova?ova? za podchladen? kvapaliny, ktor? nestihli vykry?talizova? v d?sledku prudk?ho zv??enia viskozity (pozri) v d?sledku zv??enia s?l interakcie medzi jednotliv?mi molekulami. Mnoh? l?tky m??u by? v z?vislosti od sp?sobu pr?pravy v amorfnom, intermedi?rnom alebo kry?talickom stave (bielkoviny, s?ra, oxid kremi?it? at?.). Existuj? v?ak l?tky, ktor? s? prakticky len v jednom z t?chto stavov. Tak?e v???ina kovov, sol?, je v kry?talickom stave.

Roz??ren? s? amorfn? teles? (sklo, pr?rodn? a umel? ?ivice, guma at?.). Umel? polym?rov? materi?ly, ktor? s? tie? amorfn?mi telesami, sa stali nepostr?date?n?mi v technike, ka?dodennom ?ivote, medic?ne (laky, farby, plasty pre protetiku, r?zne polym?rov? f?lie).

Vo vo?nej pr?rode amorfn? tel? zah??aj? cytoplazmu a v???inu ?trukt?rnych prvkov buniek a tkan?v, ktor? pozost?vaj? z biopolym?rov - makromolek?l s dlh?m re?azcom: prote?ny, nukleov? kyseliny, lipidy, sacharidy. Molekuly biopolym?rov medzi sebou ?ahko interaguj? a vytv?raj? agreg?ty (pozri Agreg?cia) alebo roje-koacerv?ty (pozri Koacerv?cia). Amorfn? telieska sa nach?dzaj? aj v bunk?ch vo forme inkl?zi?, rezervn?ch l?tok (?krob, lipidy).

Charakteristick?m znakom polym?rov, ktor? s? s??as?ou amorfn?ch telies biologick?ch objektov, je napr?klad pr?tomnos? ?zkych hran?c fyzik?lno-chemick?ch z?n reverzibiln?ho stavu. ke? teplota st?pne nad kritick?, ich ?trukt?ra a vlastnosti (koagul?cia bielkov?n) sa nevratne zmenia.

Amorfn? telieska tvoren? mno?stvom umel?ch polym?rov m??u by? v z?vislosti od teploty v troch stavoch: sklovit?, vysoko elastick? a tekut? (visk?zne tekut?).

Bunky ?iv?ho organizmu s? charakterizovan? prechodmi z kvapaln?ho do vysoko elastick?ho stavu pri kon?tantnej teplote, napr?klad stiahnutie krvnej zrazeniny, svalov? kontrakcia (pozri). V biologick?ch syst?moch zohr?vaj? amorfn? teles? rozhoduj?cu ?lohu pri udr?iavan? cytoplazmy v stacion?rnom stave. D?le?it? je ?loha amorfn?ch telies pri udr?iavan? tvaru a pevnosti biologick?ch objektov: celul?zov? obal rastlinn?ch buniek, obaly sp?r a bakt?ri?, ko?a zvierat at?.

Bibliografia: Bresler S. E. a Yerusalimsky B. L. Physics and chemistry of macromolecules, M.-L., 1965; Kitaygorodsky A.I. R?ntgenov? difrak?n? anal?za jemne kry?talick?ch a amorfn?ch telies, M.-L., 1952; on je. Poriadok a neporiadok vo svete at?mov, M., 1966; Kobeko P. P. Amorfn? l?tky, M.-L., 1952; Setlow R. a Pollard E. Molecular biophysics, trans. z angli?tiny, M., 1964.