Tørrstoff: egenskaper, struktur, tetthet og eksempler

Faste anrops slike stoffer som er i stand til å danne legemet og som har et volum. Av væsker og gasser, de er preget av sin form. De faste stoffer beholde formen av legemet på grunn av det faktum at deres partiklene ikke er i stand til å bevege seg fritt. De skiller seg i sin densitet, formbarhet, elektrisk ledningsevne og farge. De har også andre egenskaper. For eksempel er de fleste av disse substanser smeltes under oppvarming, å anskaffe den flytende aggregattilstand. Noen av dem når det varmes opp umiddelbart forgasses (sublimert). Men det finnes også de som brytes ned til andre stoffer.

Typer av faste stoffer

Alle faste stoffer er delt inn i to grupper.

1. Amorf, i hvilke de individuelle partikler er arrangert i tilfeldig rekkefølge. Med andre ord, de har ikke en klar (spesifikk) struktur. Disse faststoffer kan smeltes i et på forhånd bestemt temperaturintervall. Den vanligste av disse inkluderer glass og harpiks.
2. Krystall, som igjen er delt inn i 4 typer: atom, molekyl, ionisk, metallisk. Partiklene er plassert bare i et bestemt mønster, nemlig i krystallgitteret. Dens geometri i forskjellige stoffer kan variere sterkt.

Krystallinske faste stoffer råde over amorf i deres antall.

Typer av krystallinske faste stoffer

I praktisk talt alle faste stoffer har en krystallinsk struktur. De skiller seg i sin struktur. I sin krystallinske gitter noder inneholde forskjellige partikler og kjemikalier. Det er i samsvar med dem, og de fikk navnene deres. Hver type har spesifikke egenskaper for det:

• Atomkrystallgitter faste partikler bundet ved en kovalent binding. Det er preget av sin styrke. På grunn av dette, vil slike stoffer som har et høyt smeltepunkt og koke. Denne type omfatter kvarts og diamant.
• I krystallgitteret av den molekylære binding mellom partiklene er karakterisert ved sin svakhet. Stoffer av denne type er karakterisert ved enkel smelting og koking. De er karakterisert ved volatilitet grunn som har en viss lukt. Disse faste stoffer er is, sukker. Bevegelse av molekyler i faste stoffer av denne type er karakterisert ved deres aktivitet.
• Den ioniske krystallgitter i nodene veksler respektive partikler ladet positivt og negativt. De blir holdt av elektrostatisk tiltrekning. Denne gittertypen finnes i alkalier, salter, basiske oksyder. Mange stoffer av denne type er lett oppløselige i vann. På grunn av en ganske sterk binding mellom ionene er ildfast. Nesten alle av dem er luktfrie, siden de er karakterisert ved ikke-flyktighet. Substanser med ionisk gitter ute av stand til å lede elektrisk strøm, som i sin sammensetning er ingen frie elektroner. Et typisk eksempel på det faste ion - salt. En slik krystallgitter gir det sprøtt. Dette skyldes det faktum at noen av dens forskyvning kan føre ion frastøtende krefter.
• Den metalliske krystallgitteret bare kjemikalier ionene er til stede i nodene, positivt ladet. Mellom dem er det frie elektroner gjennom hvilken det passerer utmerket termisk og elektrisk energi. Det er derfor noen metaller annen funksjon som ledningsevne.

Generelle begrepene fast

Faste stoffer og stoffer - det er praktisk talt det samme. Disse betingelsene henvist til en av de 4 aggregattilstander. Faststoffer har en stabil form og karakter av den termiske bevegelse av atomer. Sistnevnte gjør små svingninger i nærheten av likevektsstillinger. Vitenskapsgren arbeider med studiet av sammensetningen og indre struktur, omtalt som faststoff fysikk. Det er andre viktige områder av kunnskap involvert i slike stoffer. Å endre formen av ytre påvirkninger og bevegelser som kalles mekanikken deformerbare organer.

På grunn av de forskjellige egenskapene til faststoffer, har de vært anvendt i forskjellige tekniske enheter laget av mennesker. Oftest grunnlag av deres bruk, var egenskaper slik som hardhet, volum, masse, elastisitet, plastisitet, sprøhet. Moderne vitenskap kan brukes og andre kvaliteter av faste stoffer som kan påvises bare i laboratoriet.

Hva er krystall

Krystaller - et fast legeme plassert i en viss rekkefølge partikler. Hvert kjemisk har sin egen struktur. Dens atomer danner en tre-dimensjonalt periodisk stabling kalt gitter. Faste stoffer som har en annen struktur symmetri. Fast krystallinsk tilstand anses å være stabilt, fordi den har et minimum av potensiell energi.

De aller fleste av faste materialer (naturlig) består av et stort antall tilfeldig orienterte enkelte korn (krystallitter). Slike stoffer kalles polykrystallinsk. Disse inkluderer tekniske legeringer og metaller, samt mye stein. Monokrystallinske kalt naturlige eller syntetiske enkeltkrystaller.

I de fleste slike faste legemer er dannet fra den tilstand av flytende fase, sendes til smelte eller løsning. Noen ganger er de avledet fra en gassformig tilstand. Denne prosessen kalles krystallisering. Takket være den vitenskapelige og tekniske utvikling av dyrkingsprosedyren (syntese) av forskjellige stoffer produsert i industriell skala. Mesteparten av krystallene har en naturlig form av et regulært polyeder. Sine størrelser varierer mye. For eksempel kan naturlig kvarts (bergkrystall) veie opp til hundrevis av kilo, og diamanter - opptil flere gram.

I amorf, atomene er i konstant oscillasjon rundt tilfeldig beliggende punkter. De lagrer noen kort rekkevidde orden, men ingen langtrekkende. Dette skyldes det faktum at deres molekyler er anordnet i en avstand som kan sammenlignes med deres størrelse. Den vanligste i livet vårt eksempel på dette er en solid glassaktig tilstand. Amorfe materialer blir ofte betraktet som en væske med en uendelig stor viskositet. Tidspunktet for krystallisering er noen ganger så stor som ikke er vist.

At ovennevnte egenskapene til disse stoffene gjør dem unike. Amorf anses ustabile fordi over tid kan gå inn krystallinsk tilstand.

Molekyler, atomer, av hvilke omfatter et fast pakket med høy tetthet. De praktisk talt opprettholde sin relative stilling med hensyn til andre partikler og holdes sammen ved intermolekylær interaksjon. Avstanden mellom molekylene av det faste stoff i forskjellige retninger er kalt krystallgitterparameter. Strukturen av substansen og dens symmetri definere en flerhet av egenskaper som elektronbånd, spalting og optikk. Når de utsettes for faste tilstrekkelig store krefter, kan disse kvalitetene være mer eller mindre brutt. Når denne faste mottagelig restdeformasjon.

Atomer av faste legemer oscillerer, noe som skyldes besittelse av termisk energi. Siden de er ubetydelige, kan de bare observeres under laboratorieforhold. Den molekylære struktur av faste stoffer i stor grad påvirker dets egenskaper.

Studiet av faste stoffer

Egenskaper egenskapene til disse materialene, deres kvalitet og partikkelbevegelsen studert forskjellige underdeler av faststoff fysikk.

For undersøkelsen anvendes: radio-spektroskopi, strukturell analyse ved hjelp av røntgenstråler og andre metoder. Så studere de mekaniske, fysikalske og termiske egenskaper av faststoffer. Hardhet, stress motstand, strekkfasthet, fasetransformasjon studier Materials. Den overlapper i stor grad med fysikken i faste stoffer. Det er en annen viktig moderne vitenskap. Å studere eksisterende og syntetisere nye stoffer holdes faststoffkjemi.

funksjoner faste stoffer

Tegn bevegelse ytre elektron faste atomer bestemmer mange av sine egenskaper, for eksempel elektrisk. Det er 5 klasser av slike organer. De er satt avhengig av typen av atomer:

• Ioniske, grunnleggende kjennetegn som er styrken av elektrostatisk tiltrekning. Dens funksjoner: refleksjon og absorpsjon av lys i det infrarøde område. Ved lav temperatur, blir det ionebinding tegnes av lav elektrisk ledningsevne. Et eksempel på et slikt materiale er natriumsaltet av saltsyre (NaCl).
• Kovalent utført på bekostning av et elektronpar, som hører til begge atomer. En slik kobling er oppdelt i: single (single), dobbel og trippel. Disse navnene indikerer tilstedeværelse av elektronparene (1, 2, 3). Dobbel og trippelbindinger kalles multipler. Det er en annen avdeling av gruppen. Så, avhengig av elektrontetthetsfordelingen av isolert polar og ikke-polar binding. Den første er dannet av forskjellige atomer, og den andre - like. En slik fast stofftilstand, og eksempler på disse er - en diamant (C) og silisium (Si), karakterisert ved dens tetthet. De fleste faste krystaller er bare en kovalent binding.
• Metall dannet ved å kombinere valenselektronene av atomer. Som et resultat, er det en total elektronskyen som fortrenges under påvirkning av en elektrisk spenning. Metall binding dannes når binde atomer lang. At de er i stand til å donere elektroner. Mange metaller, er komplekse forbindelser av denne binding dannet fast tilstand av materie. Eksempler: natrium, barium, aluminium, kobber, gull. Ikke-metalliske forbindelser er de følgende: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Stoffer med en metallbinding (metallene), er av forskjellig fysikalske egenskaper. De kan være flytende (Hg), myk (Na, K), meget vanskelig (W, Nb).
• Molekyl som oppstår i krystaller som er dannet separate molekyler av materie. Den er karakterisert ved gapene mellom molekyler med null elektrontetthet. Force bindingsatomer i disse krystaller er betydelig. Samtidig molekylene blir de tiltrukket av hverandre bare svak intermolekylær tiltrekning. Det er derfor sammenhengen mellom dem er lett ødelagt av varme. Forbindelsene mellom atomene kollapse mye vanskeligere. Molekylær forbindelse er delt opp i orientering, dispersjon og induksjon. Et eksempel på et slikt fast stoff er metan.
• Hydrogen, som oppstår mellom de positivt polariserte atomer eller molekyler derav og negativt polarisert minste partikkel av et molekyl eller andre deler. Disse relasjonene kan tilskrives is.

egenskaper faste stoffer

Hva vet vi i dag? Forskere har lenge vært å studere egenskapene til solid state stoffer. Når de utsettes for temperaturer og endre den. Overgangen av kroppsvæsken kalles smelting. Transformasjonen av fast til gassformet tilstand kalles sublimering. Med synkende temperatur oppstår Solid krystallisering. Noen stoffer under påvirkning av den kalde overført til den amorfe fase. Denne prosessen kalles forglassing forskere.

I faseoverganger endrer den indre strukturen av faste stoffer. Den høyeste bestilling den får temperaturen senkes. Ved atmosfærisk trykk og en temperatur T> 0 K ethvert stoff som finnes i naturen, stivne. Bare helium, krystallisering av som er nødvendig for trykk på 24 atm, er et unntak fra denne regelen.

Fast tilstand gir den en annen fysiske egenskaper. De beskriver den spesielle oppførselen til legemene under påvirkning av visse områder og styrker. Disse egenskapene er delt i grupper. 3 Tildel eksponering metode tilsvarende tre typer av energi (mekanisk, termisk, elektromagnetisk). Følgelig eksisterer de tre grupper av fysiske egenskaper til faste stoffer:

• Mekaniske egenskaper relatert til spenning og deformasjon av legemene. I henhold til disse kriterier, blir faststoffene delt i elastisk, reologisk, styrke og teknologi. Resten er legemet beholder sin form, men den kan endres ved hjelp av en ytre kraft. I dette tilfellet kan det være av plastisk deformering (initial vis ikke returneres), elastiske (tilbake til den opprinnelige form), eller ødeleggende (når en viss terskel decays / pause). Gjennomgå disse tiltakene beskrive elastiske moduler. Solid motstår ikke bare kompresjon, strekk, men også skifter, vridning og bøying. stivt legeme styrke til å motstå samtalen av sin egenskap ødelagt.
• Termisk manifestert under påvirkning av termiske felt. En av de viktigste egenskaper - smeltepunkt, ved hvilken kroppen omdannes til en flytende tilstand. Det er observert i krystallinske faste stoffer. Amorfe organer sitter latent smeltevarme som deres overgang til flytende tilstand når temperaturen heves gradvis. Etter å ha nådd en viss varme amorft legemet mister sin elastisitet og blir plastisitet. Denne tilstand betyr at oppnåelsen av deres glassovergangstemperatur. Når oppvarmingen skjer stivt legeme deformasjon. Videre utvider det ofte. Kvantitativt er denne tilstand som er karakterisert ved en bestemt faktor. Kroppstemperaturen påvirker de mekaniske egenskaper slik som strømningsevne, plastisitet, fasthet og styrke.
• Elektromagnetisk assosiert med eksponering for faste mikropartikler strømmer og elektromagnetiske bølger med høy stivhet. Disse inkluderer prøvetid og strålingsegenskaper.

båndstruktur

De faste stoffene ble klassifisert og den såkalte båndstruktur. Så, blant dem er preget:

• Ledere, karakterisert ved at ledningsevnen og valensbånd overlapper hverandre. Således elektronene kan bevege seg mellom dem, noe som ga den minste energi. For lederne er alle metaller. Når en elektrisk strøm dannes til en slik spenningsforskjell legeme (på grunn av den fri bevegelse av elektroner mellom punktene med den laveste og høyt potensial).
• Dielektrika, hvilke områder som ikke overlapper hverandre. Intervallet mellom dem er større enn 4 eV. For å gjennomføre elektroner fra valensen til å kreve store energiledningsbåndet. Takket være disse egenskaper dielektrika praktisk talt ikke-ledende.
• Halvledere, karakterisert ved fravær av lede- og valensbånd. Intervallet mellom dem er mindre enn 4 eV. For overføring av elektroner fra valens til ledningsbåndet krever mindre energi enn dielektrika. Pure (ulegert og eigenfunctions) halvledere dårlig strøm går.

Molekyl bevegelse i de faste stoffer føre til deres elektromagnetiske egenskaper.

andre egenskaper

Faste stoffer er delt, og deres magnetiske egenskaper. Det er tre grupper:

• Diamagnetiske egenskaper som avhenger lite av temperaturen, eller tilstanden for aggregering.
• Paramagnetisk, som følge av orienteringen av lednings elektroner og magnetiske momenter av atomene. Ifølge Curie deres følsomhet avtar når temperaturen. Således, ved 300 K er det 10 ^-5.
• En magnetisk legeme med en ordnet struktur med langtrekkende orden av atomer. I de noder i gitteret blir periodisk anordnet partikler med magnetiske momenter. Disse faste stoffer og stoffer som ofte brukes i forskjellige områder av menneskelig aktivitet.

Den vanskeligste stoff i naturen

Hva er de? faststoffdensitet i stor grad bestemme deres hardhet. I de senere år har forskere oppdaget flere materialer som hevder å være "den mest holdbare kroppen." De fleste solid - det fullerite (krystallmolekyler med en Fulle), som er omtrent 1,5 ganger hardere enn diamant. Dessverre er det foreløpig bare tilgjengelig i svært små mengder.

Til dags dato er det hardeste stoff, som senere kan brukes i industrien - lonsdalite (sekskantet diamant). Han er 58% hardere enn diamant. Lonsdalite - allotropiske modifikasjon av karbon. Sitt krystallgitteret er svært lik en diamant. Lonsdaleite celle inneholder 4 atomer, men diamant - 8. Av de vanlig anvendte krystallene i dag er den vanskeligste diamant.