¿Alguna vez te has preguntado qué son las misteriosas sustancias amorfas? En estructura, se diferencian tanto de los sólidos como de los líquidos. El hecho es que tales cuerpos están en un estado condensado especial, que tiene solo un orden de corto alcance. Ejemplos de sustancias amorfas son la resina, el vidrio, el ámbar, el caucho, el polietileno, el cloruro de polivinilo (nuestras ventanas de plástico favoritas), varios polímeros y otros. Estos son sólidos que no tienen una red cristalina. También incluyen lacre, varios adhesivos, ebonita y plásticos.
Propiedades inusuales de las sustancias amorfas
Durante la división, las caras no se forman en cuerpos amorfos. Las partículas son completamente aleatorias y están muy cerca unas de otras. Pueden ser muy espesos y viscosos. ¿Cómo se ven afectados por las influencias externas? Bajo la influencia de varias temperaturas, los cuerpos se vuelven fluidos, como líquidos, y al mismo tiempo bastante elásticos. En el caso de que el impacto externo no dure mucho, las sustancias de estructura amorfa pueden romperse en pedazos con un fuerte golpe. largola influencia externa hace que simplemente fluyan.
Prueba un pequeño experimento con resina en casa. Colócalo sobre una superficie dura y notarás que comienza a fluir suavemente. ¡Así es, es una sustancia amorfa! La velocidad depende de los indicadores de temperatura. Si es muy alto, la resina comenzará a extenderse notablemente más rápido.
¿Qué más es típico de tales cuerpos? Pueden tomar cualquier forma. Si se colocan sustancias amorfas en forma de pequeñas partículas en un recipiente, por ejemplo, en una jarra, entonces también tomarán la forma de un recipiente. También son isótropos, es decir, exhiben las mismas propiedades físicas en todas las direcciones.
Fusión y transición a otros estados. Metal y vidrio
El estado amorfo de la materia no implica el mantenimiento de ninguna temperatura en particular. A velocidades bajas, los cuerpos se congelan, a velocidades altas, se derriten. Por cierto, el grado de viscosidad de tales sustancias también depende de esto. Las bajas temperaturas contribuyen a reducir la viscosidad, las altas temperaturas, por el contrario, la aumentan.
Para las sustancias del tipo amorfo, se puede distinguir una característica más: la transición al estado cristalino y espontáneo. ¿Por qué está pasando esto? La energía interna en un cuerpo cristalino es mucho menor que en uno amorfo. Podemos ver esto en el ejemplo de los productos de vidrio: con el tiempo, los vidrios se vuelven turbios.
Vidrio metálico: ¿qué es? El metal se puede quitar de la red cristalina endurante la fusión, es decir, para hacer vítrea una sustancia de estructura amorfa. Durante la solidificación bajo enfriamiento artificial, la red cristalina se vuelve a formar. El metal amorfo tiene una resistencia a la corrosión simplemente asombrosa. Por ejemplo, una carrocería de automóvil hecha con él no necesitaría varios recubrimientos, ya que no estaría sujeta a destrucción espontánea. Una sustancia amorfa es un cuerpo cuya estructura atómica tiene una fuerza sin precedentes, lo que significa que un metal amorfo podría utilizarse en absolutamente cualquier sector industrial.
Estructura cristalina de las sustancias
Para conocer bien las características de los metales y poder trabajar con ellos, es necesario conocer la estructura cristalina de ciertas sustancias. La producción de productos metálicos y el campo de la metalurgia no habrían podido lograr tal desarrollo si las personas no tuvieran un conocimiento cierto sobre los cambios en la estructura de las aleaciones, los métodos tecnológicos y las características operativas.
Los cuatro estados de la materia
Es bien sabido que existen cuatro estados de agregación: sólido, líquido, gaseoso, plasma. Las sustancias sólidas amorfas también pueden ser cristalinas. Con tal estructura, se puede observar la periodicidad espacial en la disposición de las partículas. Estas partículas en los cristales pueden realizar un movimiento periódico. En todos los cuerpos que observamos en estado gaseoso o líquido, se puede notar el movimiento de partículas en forma de desorden caótico. Sólidos amorfos (como metales enestado condensado: ebonita, productos de vidrio, resinas) se pueden llamar líquidos de tipo congelado, porque cuando cambian de forma, puede notar un rasgo característico como la viscosidad.
La diferencia entre cuerpos amorfos de gases y líquidos
Las manifestaciones de plasticidad, elasticidad, endurecimiento durante la deformación son características de muchos cuerpos. Las sustancias cristalinas y amorfas presentan en mayor medida estas características, mientras que los líquidos y gases no. Pero por otro lado, puedes ver que contribuyen a un cambio elástico en el volumen.
Sustancias cristalinas y amorfas. Propiedades mecánicas y físicas
¿Qué son las sustancias cristalinas y amorfas? Como se mencionó anteriormente, se pueden llamar amorfos aquellos cuerpos que tienen un gran coeficiente de viscosidad y, a temperatura normal, su fluidez es imposible. Pero la alta temperatura, por el contrario, les permite ser fluidos, como un líquido.
Las sustancias de tipo cristalino parecen ser completamente diferentes. Estos sólidos pueden tener su propio punto de fusión dependiendo de la presión externa. Es posible obtener cristales si el líquido se enfría. Si no toma ciertas medidas, puede notar que varios centros de cristalización comienzan a aparecer en estado líquido. En la zona que rodea a estos centros se produce la formación de un sólido. Los cristales muy pequeños comienzan a combinarse entre sí en un orden aleatorio y se obtiene el llamado policristal. Tal cuerpo esisotrópico.
Características de las sustancias
¿Qué determina las características físicas y mecánicas de los cuerpos? Los enlaces atómicos son importantes, al igual que el tipo de estructura cristalina. Los cristales iónicos se caracterizan por enlaces iónicos, lo que significa una transición suave de un átomo a otro. En este caso, la formación de partículas cargadas positiva y negativamente. Podemos observar el enlace iónico en un ejemplo simple: tales características son características de varios óxidos y sales. Otra característica de los cristales iónicos es la baja conductividad del calor, pero su rendimiento puede aumentar notablemente cuando se calientan. En los nodos de la red cristalina, puede ver varias moléculas que se distinguen por fuertes enlaces atómicos.
Muchos minerales que encontramos por todas partes en la naturaleza tienen una estructura cristalina. Y el estado amorfo de la materia es también la naturaleza en estado puro. Solo que en este caso el cuerpo es algo sin forma, pero los cristales pueden tomar la forma de los más bellos poliedros con caras planas, así como formar nuevos cuerpos sólidos de asombrosa belleza y pureza.
¿Qué son los cristales? Estructura amorfa-cristalina
La forma de tales cuerpos es constante para una cierta conexión. Por ejemplo, el berilo siempre parece un prisma hexagonal. Haz un pequeño experimento. Tome un pequeño cristal de sal cúbica (bola) y póngalo en una solución especial lo más saturada posible con la misma sal. Con el tiempo, notará que este cuerpo se ha mantenido sin cambios: nuevamente ha adquiridola forma de un cubo o una bola, que es inherente a los cristales de sal.
Las sustancias cristalinas amorfas son cuerpos que pueden contener fases tanto amorfas como cristalinas. ¿Qué influye en las propiedades de los materiales de tal estructura? Principalmente diferentes proporciones de volúmenes y diferentes arreglos entre sí. Ejemplos comunes de tales sustancias son materiales de cerámica, porcelana, vitrocerámica. De la tabla de propiedades de los materiales con una estructura amorfa-cristalina, se sabe que la porcelana contiene el porcentaje máximo de fase de vidrio. Las cifras fluctúan entre 40-60 por ciento. Veremos el contenido más bajo en el ejemplo de fundición de piedra: menos del 5 por ciento. Al mismo tiempo, las baldosas cerámicas tendrán una mayor absorción de agua.
Como usted sabe, los materiales industriales como la porcelana, las baldosas cerámicas, la fundición de piedra y las vitrocerámicas son sustancias amorfas-cristalinas, porque contienen fases vítreas y al mismo tiempo cristales en su composición. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que las propiedades de los materiales no dependen del contenido de fases de vidrio en ellos.
Metales amorfos
El uso de sustancias amorfas se lleva a cabo más activamente en el campo de la medicina. Por ejemplo, el metal enfriado rápidamente se usa activamente en cirugía. Gracias a los desarrollos asociados con él, muchas personas han podido moverse de forma independiente después de sufrir lesiones graves. El caso es que la sustancia de una estructura amorfa es un biomaterial excelente para la implantación en los huesos. RecibióSe introducen tornillos especiales, placas, pasadores, pasadores en caso de fracturas severas. Anteriormente, el acero y el titanio se usaban para tales fines en cirugía. Solo más tarde se notó que las sustancias amorfas se descomponen muy lentamente en el cuerpo, y esta asombrosa propiedad hace posible que los tejidos óseos se recuperen. Posteriormente, la sustancia es reemplazada por hueso.
Uso de sustancias amorfas en metrología y mecánica de precisión
La mecánica exacta se basa precisamente en la precisión, y por eso se llama así. Los indicadores ultraprecisos de los instrumentos de medición desempeñan un papel particularmente importante en esta industria, así como en la metrología; esto se puede lograr mediante el uso de cuerpos amorfos en dispositivos. Gracias a mediciones precisas, se llevan a cabo investigaciones científicas y de laboratorio en institutos en el campo de la mecánica y la física, se obtienen nuevos medicamentos y se mejora el conocimiento científico.
Polímeros
Otro ejemplo del uso de una sustancia amorfa son los polímeros. Pueden cambiar lentamente de sólido a líquido, mientras que los polímeros cristalinos se caracterizan por un punto de fusión, no por un punto de reblandecimiento. ¿Cuál es el estado físico de los polímeros amorfos? Si le da a estas sustancias una temperatura baja, puede ver que estarán en un estado vítreo y exhibirán las propiedades de los sólidos. El calentamiento gradual hace que los polímeros comiencen a pasar a un estado de mayor elasticidad.
Las sustancias amorfas, de las que acabamos de dar ejemplos, se utilizan intensamente enindustria. El estado superelástico permite que los polímeros se deformen de cualquier forma, y este estado se logra debido a la mayor flexibilidad de los enlaces y las moléculas. Un aumento adicional de la temperatura conduce al hecho de que el polímero adquiere propiedades aún más elásticas. Comienza a pasar a un estado fluido y viscoso especial.
Si deja la situación sin control y no previene un mayor aumento de la temperatura, el polímero sufrirá degradación, es decir, destrucción. El estado viscoso muestra que todas las unidades de la macromolécula son muy móviles. Cuando fluye una molécula de polímero, los enlaces no solo se enderezan, sino que también se acercan mucho entre sí. La acción intermolecular convierte al polímero en una sustancia dura (caucho). Este proceso se llama transición vítrea mecánica. La sustancia resultante se utiliza para producir películas y fibras.
Las poliamidas, los poliacrilonitrilos se pueden obtener a partir de polímeros. Para hacer una película de polímero, debe forzar los polímeros a través de troqueles que tienen un orificio ranurado y aplicarlos a la cinta. De esta forma se producen materiales de embalaje y bases para cintas magnéticas. Los polímeros también incluyen varios barnices (que forman espuma en un solvente orgánico), adhesivos y otros materiales de unión, compuestos (base de polímero con relleno), plásticos.
Aplicaciones de polímeros
Este tipo de sustancias amorfas están firmemente arraigadas en nuestras vidas. Se aplican en todas partes. Estos incluyen:
1. Varias bases parafabricación de barnices, colas, productos plásticos (resinas de fenol-formaldehído).
2. Elastómeros o cauchos sintéticos.
3. El material aislante eléctrico es el cloruro de polivinilo, o las conocidas ventanas plásticas de PVC. Es resistente al fuego, ya que se considera de combustión lenta, tiene mayor resistencia mecánica y propiedades de aislamiento eléctrico.
4. La poliamida es una sustancia con muy alta resistencia y resistencia al desgaste. Tiene altas características dieléctricas.
5. Plexiglás o metacrilato de polimetilo. Podemos usarlo en el campo de la ingeniería eléctrica o usarlo como material para estructuras.
6. El fluoroplasto, o politetrafluoroetileno, es un dieléctrico bien conocido que no presenta las propiedades de disolución en disolventes de origen orgánico. Su amplio rango de temperatura y sus buenas propiedades dieléctricas permiten su uso como material hidrofóbico o antifricción.
7. Poliestireno. Este material no se ve afectado por los ácidos. Al igual que el fluoroplástico y la poliamida, puede considerarse un dieléctrico. Muy duradero con respecto al impacto mecánico. El poliestireno se usa en todas partes. Por ejemplo, ha demostrado su eficacia como material aislante estructural y eléctrico. Se utiliza en ingeniería eléctrica y de radio.
8. Probablemente el polímero más famoso para nosotros sea el polietileno. El material exhibe resistencia cuando se expone a ambientes agresivos, no permite absolutamente el paso de la humedad. Si el embalaje está hecho de polietileno, no puede temer que el contenido se deteriore bajo la influencia de fuerteslluvia. El polietileno también es un dieléctrico. Su aplicación es extensa. De él se fabrican estructuras de tuberías, diversos productos eléctricos, películas aislantes, fundas para cables de líneas telefónicas y eléctricas, piezas para radio y otros equipos.
9. El PVC es un material de alto polímero. Es sintético y termoplástico. Tiene una estructura de moléculas que son asimétricas. Casi no pasa agua y está hecho por prensado con estampación y por moldeo. El cloruro de polivinilo se usa con mayor frecuencia en la industria eléctrica. Sobre esta base, se crean varias mangueras termoaislantes y mangueras para protección química, bancos de baterías, manguitos y juntas aislantes, alambres y cables. El PVC también es un excelente reemplazo del plomo dañino. No se puede utilizar como circuito de alta frecuencia en forma de dieléctrico. Y todo debido a que en este caso las pérdidas dieléctricas serán elevadas. Altamente conductor.
