Solids: ari-arian, istraktura, density at mga halimbawa

Solid call naturang mga sangkap na kung saan ay may kakayahang na bumubuo sa katawan at magkaroon ng isang volume. Ng likido at gas, sila ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang mga hugis. Ang solids mapanatili ang hugis ng katawan dahil sa ang katunayan na ang kanilang mga particle ay hindi magagawang upang ilipat ang malayang. Naiiba sila sa kanilang density, kalagkitan, paglipat ng koryente at kulay. Mayroon din silang iba pang mga ari-arian. Halimbawa, karamihan sa mga sangkap ay tinunaw sa panahon heating, pagkuha ng likidong pinagsama-samang estado. Ang ilan sa mga ito kapag pinainitan kaagad gasified (sublimed). Ngunit mayroon ding mga na masira sa iba pang mga sangkap.

Mga uri ng mga solids

Ang lahat ng solids ay nahahati sa dalawang grupo.

1. Walang hugis, kung saan ang mga indibidwal na particle ay isagawa ang random. Sa ibang salita, hindi sila magkaroon ng isang malinaw na (tiyak) istraktura. Ang mga solids ay maaaring tunawin sa isang tiyak na itinakdang agwat ng temperatura. Ang pinaka-karaniwan sa mga ito ay kinabibilangan ng salamin at dagta.
2. Crystal, na siya namang ay subdivided sa 4 na uri: atomic, molecular, ionic, metallic. Ang mga particle ay matatagpuan lamang sa isang tiyak na pattern, lalo sa kristal sala-sala. Nito geometry sa iba't ibang mga sangkap ay maaaring mag-iba malaki.

Mala-kristal solids mangingibabaw sa paglipas ng walang hugis sa kanilang mga numero.

Mga uri ng mga mala-kristal solids

Sa halos lahat ng solid sangkap ay may isang mala-kristal na istraktura. Sila ay naiiba sa kanilang mga istraktura. Sa kanyang mala-kristal na lattice nodes naglalaman ng iba't-ibang mga particle at mga kemikal. Ito ay alinsunod sa mga ito, at sila got ang kanilang mga pangalan. Ang bawat uri ay may tukoy na mga katangian para sa mga ito:

• Ang atomic kristal sala-sala solid particle na naka-link sa pamamagitan ng isang covalent bond. Ito ay nakikilala sa pamamagitan ng lakas. Dahil sa ito, tulad sangkap ay may isang mataas na temperatura ng pagkatunaw at bulak. Ang uri na ito ay nagsasama ng kuwarts at diyamante.
• Sa kristal sala-sala ng molecular bond sa pagitan ng mga particle ay nailalarawan sa pamamagitan nito kahinaan. Sangkap ng ganitong uri ay nailalarawan sa pamamagitan ng kadalian ng pagtunaw at bulak. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkasumpungin, dahil sa kung saan ay may isang tiyak na amoy. Ang mga solids ay yelo, asukal. Galaw ng mga molecule sa solids ng ganitong uri ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang mga aktibidad.
• Ang ionic kristal sala-sala sa nodes pagsalitin kani particle sisingilin positibo o negatibo. Ang mga ito ay hawak ng electrostatic akit. Ang uri lattice ay umiiral sa alkalis, asing-gamot, pangunahing oxides. Maraming mga sangkap ng ganitong uri ay madaling natutunaw sa tubig. Dahil sa lubos na isang malakas na bono sa pagitan ng mga ions ay matigas ang ulo. Halos lahat ng mga ito ay walang amoy, dahil ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng non-pagkasumpungin. Sangkap na may ionic lattice nagawang mag-electric kasalukuyang, tulad ng sa kanilang komposisyon Wala pang libreng mga electron. Ang isang tipikal na halimbawa ng mga solid ion - asin. Tulad ng isang kristal sala-sala ay nagbibigay sa mga ito malutong. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang anumang sa mga shift ay maaaring maging sanhi ion nakakadismaya pwersa.
• Ang metallic kristal sala-sala lamang kemikal ions ay naroroon sa mga nodes, positibo sisingilin. Sa pagitan ng mga ito may mga libreng mga electron kung saan ay ipinapasa mahusay na thermal at electrical enerhiya. Iyon ay kung bakit ang anumang metal iba't ibang mga tampok tulad ng koryente.

Pangkalahatang konsepto ng solid

Solids at sangkap - ito ay halos ang parehong bagay. Ang mga katagang ito refer sa isa sa 4 na mga estado ng pagsasama-sama. Solids magkaroon ng isang matatag na form at katangian ng thermal paggalaw ng atom. Sa huli gumawa ng maliit oscillations malapit sa posisyon punto ng balanse. Sangay ng agham pagharap sa mga pag-aaral ng komposisyon at panloob na istraktura, tinutukoy bilang physics solid-estado. May mga iba pang mga mahalagang lugar ng kaalaman na kasangkot sa mga naturang gamot. Ang pagbabago ng hugis sa pamamagitan ng mga panlabas na impluwensya at galaw na tinatawag na mekanika ng deformable mga katawan.

Dahil sa iba't ibang mga katangian ng solids, ang mga ito ay ginagamit sa iba't-ibang mga teknikal na mga aparatong nilikha sa pamamagitan ng tao. Karamihan sa mga madalas na ang batayan ng kanilang gamit ay mga ari-arian tulad ng tigas, volume, masa, pagkalastiko, plasticity, lutong. Modern science ay maaaring gamitin at iba pang mga katangian ng solids na kung saan ay maaaring napansin lamang sa laboratoryo.

Ano ang crystal

Kristal - isang solidong katawan na inilagay sa isang tiyak na particle order. Ang bawat kemikal ay may sarili nitong istraktura. atom nito bumuo ng isang tatlong-dimensionally periodic stacking tinatawag na sala-sala. Solid sangkap ay may isang iba't ibang mga istraktura mahusay na proporsyon. Solid mala-kristal estado ay itinuturing na matatag, dahil ito ay may isang minimum na halaga ng mga potensyal na enerhiya.

Ang karamihan sa mga solid materyales (natural) ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga random oriented na mga indibidwal na mga butil (crystallites). Ang ganitong mga sangkap ay tinatawag na polycrystalline. Kabilang dito ang mga teknikal na alloys at metal, pati na rin ng isang pulutong ng mga bato. Monocrystalline tinatawag na natural o sintetiko solong kristal.

Sa karamihan ng mga naturang solid katawan ay nanginginig sa ang estado ng liquid phase, na isinumite sa matunaw o solusyon. Kung minsan, ang mga ito ay nagmula mula sa isang puno ng gas estado. Ang prosesong ito ay tinatawag na pagkikristal. Salamat sa pang-agham at teknikal na pag-unlad ng mga pamamaraan paglilinang (synthesis) ng iba't-ibang mga sangkap na ginawa ng isang pang-industriya scale. Karamihan sa mga crystals ay may natural na hugis ng isang regular na polyhedron. Ang kanilang mga laki ay nag-iiba nang malawakan. Halimbawa, natural kuwarts (rock crystal) ay maaaring timbangin ng hanggang sa daan-daang kilo, at diamante - hanggang sa ilang gramo.

Sa walang hugis solids, ang mga atoms sa pare-pareho imbayog sa paligid nang sapalaran matatagpuan puntos. mag-imbak ng mga ito ang ilang mga short-range pagkakasunod-sunod, ngunit walang pang-range. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang kanilang mga molecules ay nakaayos sa layo na maaaring kumpara sa kanilang laki. Ang pinaka-karaniwan sa ating buhay na halimbawa ng ito ay isang solid malasalamin estado. Walang hugis materyales ay madalas na itinuturing na isang likido na may isang walang hanggan malalaking lagkit. Ang panahon ng pagkikristal ay paminsan-minsan kaya malaki na ay hindi ipinapakita.

Na ang itaas mga katangian ng mga sangkap gawin silang kakaiba. Walang hugis solids ay itinuturing na hindi matatag dahil sa paglipas ng panahon ay maaaring pumunta sa mala-kristal na estado.

Molecules, atoms, na kung saan ay binubuo ng isang matatag na naka-pack na may mataas na density. Sila ay halos mapanatili ang kanilang mga kamag-anak na posisyon na may paggalang sa iba pang mga particle at pinagsasama-sama ng intermolecular pakikipag-ugnayan. Ang distansya sa pagitan ng mga molecule ng solid sa iba't ibang direksyon ay tinatawag na parameter kristal sala-sala. Ang istraktura ng mga sangkap at ng kanyang simetrya tukuyin ang isang mayorya ng mga ari-arian tulad ng elektron banda, cleavage at optika. Kapag nailantad sa solid sapat na malaking pwersa, ang mga katangian ay maaaring maging mas o mas mababa nilabag. Kapag ito solid tumututol natitirang pagpapapangit.

Ang mga atoms ng solid katawan urong-sulong, na kung saan ay dahil sa pagkakaroon ng thermal enerhiya. Dahil ang mga ito ay bale-wala, sila ay maaaring lamang ma-obserbahan sa ilalim ng mga kondisyon laboratoryo. Ang molekular istraktura ng solids sa kalakhan makakaapekto pag-aari nito.

Ang pag-aaral ng solids

Properties katangian ng mga materyales, ang kanilang kalidad at tinga paggalaw-aral ng iba't-ibang mga subsection ng solid physics ng estado.

Para sa mga pag-aaral na ginamit: radio spectroscopy, estruktural pagtatasa ng paggamit ng X-ray at iba pang mga pamamaraan. Kaya pag-aralan ang makina, pisikal at thermal katangian ng solids. Ang tigas, pagkapagod paglaban, makunat lakas, phase pagbabago aaral Materyales. Ito ay higit sa lahat ay nakapatong sa physics ng solids. May isa pang mahalagang modernong science. Upang mag-aral umiiral at sintesis ng mga bagong sangkap gaganapin solid estado kimika.

Mga tampok solids

Character motion panlabas electron solid atom ay tumutukoy sa marami sa mga katangian nito, halimbawa, electrically. May 5 klase ng naturang mga katawan. Sila ay naka-set depende sa uri ng atomo:

• Ionic, pangunahing katangian ng kung saan ay ang lakas ng electrostatic akit. mga tampok nito: pagmuni-muni at pagsipsip ng liwanag para sa mga infrared rehiyon. Sa mababang temperatura, ang ionic bond ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang koryente. Ang isang halimbawa ng gayong materyal ay ang sosa asin ng hydrochloric acid (NaCl).
• natupad covalent sa gastos ng isang pares ng elektron, na kung saan ay kabilang sa parehong atoms. Ang ganitong mga isang link ay nahahati sa: single (single), double at triple. Ang mga pangalan nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga pares ng elektron (1, 2, 3). Double at triple bono ay tinatawag na multiple. May isa pang division ng grupo. So, depende sa ang mga elektron density pamamahagi ng nakahiwalay na polar at nonpolar bond. Ang una ay nabuo sa pamamagitan ng iba't ibang mga atoms, at ang pangalawang - pantay. Ang ganitong mga isang matatag na estado ng matter, halimbawa nito ay - isang diyamante (C) at silikon (Si), nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng density. Karamihan sa solid crystals ay lamang ng isang covalent bond.
• Metal nabuo sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng valence electron ng atoms. Bilang isang resulta, mayroong isang kabuuang electron cloud na kung saan ay displaced sa ilalim ng impluwensiya ng isang electric boltahe. Metal bono ay binuo kapag ang bonding atom mahaba. Iyon ay magagawang mag-abuloy electron nila. Maraming mga metal, complex compounds ng bono na ito ay binuo sa solid estado ng matter. Mga halimbawa: sosa, barium, aluminyo, tanso, ginto. Non-metal compounds ay ang mga sumusunod: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Sangkap na may isang metal bonding (metal) ay iba't iba sa pisikal na katangian. Maaari silang maging liquid (Hg), soft (Na, K), napakahirap (W, Nb).
• Molecular sanhi sa kristal na nabuo hiwalay na mga molecule ng matter. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng gaps sa pagitan ng mga molecule na may mga zero elektron density. Force pag-uugnay atoms sa mga crystals ay hindi kakaunti. Kasabay molecule sila ay naaakit sa bawat isa lamang mahinang intermolecular atraksyon. Iyon ay kung bakit ang mga link sa pagitan ng mga ito ay madaling nawasak sa pamamagitan ng init. Ang mga koneksyon sa pagitan ng mga atoms tiklupin magkano ang mas mahirap. Molecular bond ay nahahati sa orientation, pagpapakalat at induction. Ang isang halimbawa ng tulad ng isang solid na substansiya ay mitein.
• Hydrogen, na kung saan ay nangyayari sa pagitan ng positibo polarized atoms o molecules niyaon at negatibong polarized pinakamaliit na bahagi ng isang Molekyul o iba pang mga bahagi. Ang mga relasyon ay maaaring maiugnay yelo.

Properties solids

Ano ang nalalaman natin ngayon? Ang mga siyentipiko ay may matagal na pag-aaral ng mga katangian ng solid sangkap ng estado. Kapag nailantad sa mga temperatura at pagbabago nito. Ang paglipat ng katawan likido ay tinatawag na melting. Ang pagbabago ng solid sa puno ng gas estado ay tinatawag na pangingimbabaw. Sa nagpapababa ng temperatura ay nangyayari Solid pagkikristal. Ang ilang mga sangkap sa ilalim ng impluwensiya ng malamig na ililipat sa walang hugis phase. Ang prosesong ito ay tinatawag na vitrification siyentipiko.

Sa phase transition ang mga pagbabago sa mga panloob na istraktura ng solids. Ang pinakamataas na pag-order ito acquires ang temperatura ay binabaan. Sa atmospheric presyon at temperatura T> 0 K anumang mga sangkap umiiral sa kalikasan, maging matigas. Tanging helium, ang pagkikristal ng na kung saan ay kinakailangan upang ang presyon ng 24 atm, ay isang exception sa panuntunang ito.

Solid estado ay nagbibigay ito ng isang iba't ibang mga pisikal na mga katangian. ito ay naglalarawan sa mga tiyak na pag-uugali ng mga katawan sa ilalim ng impluwensiya ng mga tiyak na mga patlang at pwersa. Ang mga ari-arian ay hinati sa mga pangkat. 3 Maglaan ng pamamaraan exposure naaayon sa tatlong mga uri ng enerhiya (mechanical, thermal, electromagnetic). Alinsunod dito umiiral ang mga ito ng tatlong mga grupo ng mga pisikal na katangian ng solids:

• Mechanical katangian na may kaugnayan sa stress at pagpapapangit ng katawan. Ayon sa mga criteria na ito, ang mga solids ay nahahati sa sunud-sunuran, rheological, lakas at teknolohiya. Ang natitira ay ang katawan Pinapanatili nito hugis, ngunit maaari itong mapalitan sa pamamagitan ng isang panlabas na puwersa. Sa kasong ito maaaring ito ay mga plastic pagpapapangit (paunang view ay hindi ibinalik), nababanat (nagbabalik sa orihinal na hugis) o mapanirang (kapag ang isang tiyak na threshold decays / pahinga). Suriin ang mga pagsusumikap na ito ilarawan ang elastic moduli. Solid hindi lamang resists compression, lumalawak, kundi pati na rin shifts, twisting at bending. matibay katawan lakas upang pigilan ang tawag ng kanyang ari-arian nawasak.
• Thermal ipinahayag sa ilalim ng impluwensiya ng thermal patlang. Isa sa mga pinaka-mahalagang mga ari-arian - melting point, kung saan ang katawan convert sa isang likido estado. Ito ay na-obserbahan sa mala-kristal solids. Walang hugis katawan nagtataglay tago init ng fusion, pati na ang kanilang paglipat sa likidong estado kapag ang temperatura ay itataas paunti-unti. Sa pag-abot ng isang tiyak na init amorphous katawan loses nito pagkalastiko at nagiging plasticity. Ang estado na ito ay nangangahulugan na ang tagumpay ng kanilang glass transition temperatura. Kapag heating ay nangyayari matibay katawan pagpapapangit. Bukod dito, ito ay madalas na lumalaki. Quantitatively, kondisyon na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na kadahilanan. Ang temperatura ng katawan ay nakakaapekto sa mechanical properties tulad ng flowability, plasticity, katatagan at lakas.
• Electromagnetic nauugnay sa pagkakalantad sa solid microparticles daloy at electromagnetic waves ng mataas na tigas. Kabilang dito ang probasyon at namamanaag properties.

band istraktura

Ang mga solids ay inuri at ang tinatawag na band istraktura. Kaya, kasama ng mga ito ay nakikilala:

• Conductor, nailalarawan sa na ang koryente at valence band nagsasapawan. Sa gayon ay ang mga electron ay maaaring lumipat sa pagitan ng mga ito, walang tutol ang pinakamaliit na enerhiya. Para sa conductors ay ang lahat ng mga riles. Kapag ang isang electric kasalukuyang ay nabuo sa naturang isang potensyal na pagkakaiba sa katawan (dahil sa ang libreng kilusan ng mga electron sa pagitan ng mga puntos na may pinakamababang at mataas na potensyal na).
• Dielectrics, na kung saan lugar hindi nagsasapawan. Ang agwat sa pagitan ng mga ito ay mas malaki sa 4 EV. Upang magsagawa ng mga electron mula sa valence upang mangailangan ng malaking band enerhiya pagpapadaloy. Salamat sa mga pag-aari dielectrics halos di-kondaktibo.
• Semiconductors, nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng pagpapadaloy at valence band. Ang agwat sa pagitan ng mga ito ay mas maliit kaysa 4 EV. Para sa paglipat ng mga electron mula sa valence sa pagpapadaloy band ay nangangailangan ng mas kaunting enerhiya kaysa dielectrics. Pure (walang halo at eigenfunctions) Semiconductors hindi maganda ang kasalukuyang ay pumasa sa.

Molecular paggalaw sa solids maging sanhi ng kanilang mga electromagnetic mga katangian.

iba pang mga ari-arian

Solids ay nahahati at ang kanilang mga magnetic properties. May tatlong grupo:

• Diamagnetic properties na umaasa kaunti sa temperatura o ang estado ng pagsasama-sama.
• Paramagnetik, na nagreresulta mula sa orientation ng mga electron pagpapadaloy at magnetic sandali ng atoms. Ayon Curie kanilang pagkamaramdamin bumababa na ang temperatura. Sa gayon, sa 300 K nito ay 10 ^-5.
• Isang magnetic katawan na may isang iniutos istraktura pagkakaroon ng mahabang-saklaw na pagkakasunod-sunod ng mga atomo. Sa nodes ng lattice ay pana-panahon na nakaayos particle na may magnetic sandali. Ang mga solids at sangkap madalas na ginagamit sa iba't ibang mga spheres ng aktibidad ng tao.

Ang hardest sangkap sa likas na katangian

Ano ang mga ito? solids density sa kalakhan matukoy ang kanilang katigasan. Sa mga nakaraang taon, siyentipiko ay may natuklasan ang ilang mga materyales na i-claim na maging "ang pinaka-matibay na katawan." Karamihan sa mga solid - ito fullerite (kristal molecules sa isang fullerene), na kung saan ay tungkol sa 1.5 beses na mas mahirap kaysa sa diyamante. Sa kasamaang palad, ito ay kasalukuyang magagamit lamang sa napakaliit na dami.

Upang petsa, ang pinakamahirap na bagay, na kung saan mamaya ay maaaring gamitin sa industriya - lonsdalite (hexagonal diyamante). Siya ang 58% mas mahirap kaysa sa diyamante. Lonsdalite - allotropic pagbabago ng carbon. Nito kristal sala-sala ay tunay katulad sa isang brilyante. Lonsdaleite cell ay naglalaman ng 4 mga atom, ngunit ang diamond - 8. Sa mga karaniwang ginagamit na mga crystals araw na ito ay ang pinakamahirap na diyamante.