Cietas vielas: īpašības, struktūra, blīvums un piemēri

Cietas zvanu tādas vielas, kas var veidot ķermeni un ir apjoms. No šķidrumiem un gāzēm, tie izceļas ar savu formu. Nosēžas saglabā formu ķermeņa sakarā ar to, ka viņu daļiņas ir nespēj brīvi kustēties. Tās atšķiras ar to blīvuma, lokanība, elektrisko vadītspēju un krāsu. Tām ir arī citas īpašības. Piemēram, lielākā daļa no šīm vielām ir izkusis sildīšanas laikā, iegūstot šķidro kopējo stāvokli. Dažas no tām, kad uzkarst uzreiz gasified (sublimēto). Bet ir arī tie, kas sadalās citām vielām.

Veidi cietvielu

Visi cietās daļiņas tiek sadalītas divās grupās.

1. Amorfs, kurā atsevišķas daļiņas ir sakārtoti pēc nejaušības principa. Citiem vārdiem sakot, tie nav skaidra (īpašu) struktūru. Cietās daļiņas var izkusis noteiktā noteiktā temperatūras intervālā. Visbiežāk no tām ietilpst stikla un sveķiem.
2. Crystal, kas savukārt ir sadalītas 4 grupās: atomu, molekulu, jonu, metāla. Daļiņas atrodas tikai konkrētu modeli, proti, kristāla režģi. Tās ģeometrija dažādu vielu var ievērojami atšķirties.

Kristāliskas cietvielas prevalē pār amorfs viņu skaitu.

Veidi kristāliskām cietvielu

Praktiski visām cietām vielām ir kristāliska struktūra. Tās atšķiras ar to struktūru. Savā kristāliskajā režģī mezglus būt dažādas daļiņas un ķimikālijas. Tas ir saskaņā ar tiem, un viņi ieguva savu vārdu. Katram veidam ir specifiskas īpašības, kas ir tā:

• Atomu kristāls režģu cietas daļiņas saistīti ar kovalentu saiti. Tas izceļas ar savu izturību. Sakarā ar to, šādas vielas ir augsta kušanas temperatūru un vārīšanās. Šis veids ietver kvarca un dimanta.
• In kristāla režģī molekulārā saikne starp daļiņām ir raksturīgs ar tās vājumu. Šāda veida vielām ir raksturīga ar vieglu kušanas un vārīšanās temperatūrai. Tos raksturo svārstības, kuru dēļ ir noteikta smarža. Cietās daļiņas ir ledus, cukurs. Kustību molekulu cietvielām šāda veida ir raksturīga ar to darbībām.
• Jonu kristāla režģa mezglos pārmaiņus attiecīgās daļiņas uzlādētas pozitīvi un negatīvi. Tie pieder elektrostatiskā piesaisti. Šis režģu tipa pastāv sārmu, sāļu, pamata oksīdi. Daudzas vielas šāda veida ir viegli šķīst ūdenī. Sakarā ar diezgan spēcīga saikne starp joniem, ir ugunsizturīgo. Gandrīz visi no tiem ir bez smaržas, jo tie ir raksturīga ar ne-nestabilitāti. Vielas ar jonu režģa nespēj veikt elektriskā strāva, kas to sastāvā nav brīvie elektroni. Tipisks piemērs cietās jonu - sāls. Šāds kristāla režģa dod to trausls. Tas ir saistīts ar to, ka kāds no tās maiņu var izraisīt jonu pretīgs spēkus.
• Metāliskais kristāla režģa tikai ķimikālijas joni ir klāt mezglu, pozitīvi lādētiem. Starp viņiem ir brīvie elektroni caur kuru izsijājas lielisku siltuma un elektrisko enerģiju. Tas ir iemesls, kāpēc jebkurš metāli atšķirīga iezīme, piemēram, vadītspēju.

Vispārīgie jēdzieni cietā

Cietas vielas un vielas - tas ir praktiski viens un tas pats. Minētie noteikumi uz vienu no 4 valstīm apkopošanu. Cietas vielas ir stabila formu un raksturu termiskās kustības atomiem. Pēdējais veikt nelielas svārstības pie līdzsvara pozīcijām. Zinātnes nozare, kas nodarbojas ar izpēti sastāvu un iekšējo struktūru, kas minētas kā cietvielu fizikā. Ir arī citas svarīgas jomas, kas iesaistīts šādās vielu zināšanas. Mainot formu ar ārējām ietekmēm un kustības sauc mehānikā deformējamām iestādēm.

Sakarā ar dažādām īpašībām cietvielas, tie ir izmantoti dažādu tehnisko ierīču radīto cilvēka. Visbiežāk pamats to lietošanai bija īpašības, piemēram, cietība, tilpumu, masu, elastība, plastiskums, trausluma. Mūsdienu zinātne var izmantot un citas īpašības cietvielu, kuras var konstatēt tikai laboratorijā.

Kas ir kristāls

Kristāli - cieta ķermeņa novietoti noteiktā secībā daļiņām. Katrai ķīmisko ir sava struktūra. Tās atomi veido trīs dimensijās periodiskā kraušanas sauc režģa. Cietas vielas ir atšķirīga struktūra simetriju. Cietā kristāliskais stāvoklis ir stabils, jo tas ir minimālais daudzums potenciālo enerģiju.

Lielākā daļa no cietiem materiāliem (dabas) sastāv no liela skaita nejauši orientēti atsevišķu graudiem (kristalītu). Šādas vielas sauc polikristālu. Tie ietver tehniskās sakausējumi un metālu, kā arī daudz akmeņiem. Monokristālu sauc par dabīgo vai sintētisko Monokristāli.

Jo lielākā daļa šādu cietās struktūras veidojas no stāvokļa šķidrā fāzē, iesniedz izkausētu vai risinājumu. Dažreiz tie ir iegūti no gāzveida stāvoklī. Šis process tiek saukts kristalizācija. Pateicoties zinātnes un tehnikas attīstībai kultivēšanas procedūras (sintēze), dažādu vielu ražota rūpnieciskā mērogā. Lielākā daļa no kristāli ir dabas formu ar regulāru daudzskaldnis. To izmēri ir ļoti atšķirīgi. Piemēram, dabīgā kvarca (kalnu kristāls), var svērt līdz pat simtiem kilogramiem, un dimanti - līdz vairākiem gramiem.

In amorfo cietām vielām, atomi ir pastāvīgā svārstību apmēram pēc nejaušības principa, kas atrodas punktiem. Viņi uzglabāt dažas tuvdarbības kārtībā, bet ne lielos attālumos. Tas ir saistīts ar to, ka to molekulas ir izvietotas tādā attālumā, kas var būt, salīdzinot ar to lielumu. Visbiežāk mūsu dzīves piemērs, tas ir ciets stiklveida stāvoklī. Amorfi materiāli bieži tiek uzskatīti kā šķidrums ar bezgalīgi lielu viskozitāti. No kristalizācijas laiks ir dažreiz tik liels, ka nav redzams.

Ka iepriekš minētie īpašības šo vielu padara tos unikāls. Amorfas cietvielas tiek uzskatīti nestabila, jo laika gaitā var doties uz kristāliskā stāvoklī.

Molekulas, atomi, no kuriem satur ciets pildīta ar augstu blīvumu. Viņi praktiski saglabāt savu relatīvo stāvokli attiecībā pret citām daļiņām, un tiek turēti kopā ar starpmolekulārā mijiedarbību. Attālums starp molekulām cieto dažādos virzienos, tiek saukta par kristāla režģi parametrs. Vielas un tās simetrijas struktūra veidotu vairākas īpašībām, piemēram, elektronu band, šķelšanās un optiku. Kad pakļauti cieto pietiekami lielu spēku, šīs īpašības var būt vairāk vai mazāk pārkāptas. Kad šis ciets grozāmi atlikušais deformācija.

Par cietu ķermeņu atomiem svārstīties, kas ir saistīts ar laika siltumenerģijas. Tā kā tie ir niecīgs, tos var novērot tikai laboratorijas apstākļos. Molekulārā struktūra cietvielas mērā ietekmē tās īpašības.

Pētījumu Cietvielu

Rekvizīti īpašības šo materiālu, to kvalitāte un daļiņu kustība izpētījuši dažādas apakšsadaļas cietvielu fizikā.

Par studiju lieto: radio spektroskopiju, strukturālā analīze, izmantojot rentgenstarus un citas metodes. Tātad pētīt mehāniskās, fizikālās un termiskās īpašības cietvielas. Cietība, noturība, stiepes izturība, fāžu transformācija studē materiāli. Tas lielā mērā pārklājas ar fiziku cietvielas. Ir vēl viens svarīgs mūsdienu zinātne. Apzināt esošās un jaunās vielas turētos cietas ķīmiju sintēzes.

Funkcijas cietvielas

Raksturs kustība ārējās elektronu cietie atomi nosaka daudzi no tās īpašības, piemēram, el. Ir 5 klases šādu organizāciju. Tie ir noteikti atkarībā no atomiem veida:

• Ionic, pamata raksturīga, kas ir par elektrostatisko pievilkšanas spēku. Tās funkcijas: pārdomas un absorbcijas gaismas infrasarkanajā reģionā. Zemā temperatūrā, tad jonu saite ir raksturīgs ar zemu elektrovadītspēju. Piemērs tāda materiāla, ir nātrija sāls sālsskābes (NaCl).
• Kovalentais veikta rēķina elektronu pāris, kas pieder abiem atomiem. Šāda saikne ir sadalīts: viena (viens), dubultā un trīskāršā. Šie nosaukumi norādītu uz elektronu pāriem (1, 2, 3). Divvietīgas un trīsvietīgas obligācijas sauc dalās. Ir vēl viens sadalījums grupā. Tātad, atkarībā no izolētā polāro un nepolāru saites elektronu blīvuma sadalījumu. Pirmais veido dažādi atomi, un otrs - vienāds. Šāds solid state of daļiņas, kuru piemēri ir - dimanta (C) un silīcija (Si), kas raksturīgs ar to blīvumu. Pārsvarā cietie kristāli ir tikai kovalentā saite.
• Metāla veidots, apvienojot valences elektroni atomiem. Tā rezultātā, ir kopējais elektronu mākonis, kas ir pārvietotas reibumā elektrisko spriegumu. Metal bond veidojas, kad savienošanas atomi ilgi. Ka viņi ir spējīgi ziedot elektroniem. Daudzi metāli, kompleksie savienojumi no šīm saitēm veidojas stabilu stāvokli vielas. Piemēri: nātrija, bārija, alumīnijs, varš, zelts. Non-metālu savienojumus, ir šādas: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Vielas ar metāla savienojuma veids (metāli) ir atšķirīga fizikālās īpašības. Tie var būt šķidrums (Hg), soft (Na, K), ļoti grūti (W, Nb).
• Molekulārā rodas kristāli, kas veidojas atsevišķas molekulas vielas. To raksturo ar spraugu starp molekulām ar nulle elektronu blīvumu. Force savieno atomi Šie kristāli ir ievērojamas. Tajā pašā molekulas tie piesaista otru tikai vāju starpmoleklulārā piesaisti. Tas ir iemesls, kāpēc saites starp tiem ir viegli iznīcina siltumu. Savienojumi starp atomiem sabrukt daudz grūtāk. Molecular saite ir sadalīta orientācijas, dispersijas un indukciju. Kā piemēru var cietas vielas ir metāns.
• Ūdeņradis, kas notiek starp pozitīvi polarizējies atomiem vai to molekulu un negatīvi polarizētu vismazākās daļiņas molekulas vai citas daļas. Šīs attiecības var attiecināt ledus.

īpašības cietvielas

Ko mēs zinām šodien? Zinātnieki jau sen ir pētīt īpašības cietvielu vielām. Kad pakļauti temperatūrām un mainot to. No ķermeņa šķidrumu pārejas sauc kušanas. Cietā transformācija gāzveida stāvoklī sauc sublimācija. Ar samazinot temperatūru notiek Solid kristalizācija. Dažas vielas reibumā aukstuma nodota amorfās fāzes. Šo procesu sauc par vitrifikācijas zinātniekiem.

Pēc fāzu pāreju maina iekšējo struktūru cietvielas. Augstākais pasūtīšanas to iegūst temperatūra tiek pazemināta. Pie atmosfēras spiediena un temperatūras T> 0 K jebkura viela, kas pastāv dabā, sacietēt. Tikai hēlijs, kristalizācijas, kas ir nepieciešams, lai spiediens 24 atm, ir izņēmums no šī noteikuma.

Cietvielu piešķir tai atšķirīgas fiziskās īpašības. Tie apraksta konkrētu uzvedību iestāžu reibumā dažu laukiem un spēkiem. Šie īpašumi tiek sadalīti grupās. 3. Piešķirt iedarbības metodi, kas atbilst trīs veidu enerģijas (mehāniska, termiska, elektromagnētiskā). Attiecīgi tie pastāv trīs grupas fizikālo īpašību cietām vielām:

• Mehāniskās īpašības, kas saistītas ar stresu un deformācijas struktūras. Saskaņā ar šiem kritērijiem, cietas vielas tiek sadalīta elastīga, reoloģisko, izturību un tehnoloģijas. Pārējais ir ķermenis saglabā savu formu, bet to var mainīt ar ārēju spēku. Šajā gadījumā tas var būt plastiskās deformācijas (sākotnējais viedoklis netiek atgriezta), elastīgām (atgriežas sākotnējā formā) vai destruktīva (kad noteiktu slieksni sabrūk / pārtraukuma). Pārskatiet šie centieni aprakstīt elastīgās moduli. Cieto ne tikai pretojas saspiešanu, stiepjas, bet arī maiņās, pagriežot un locīšanas. stingras ķermeņa spēks pretoties aicinājumu viņa iznīcinātu.
• Termiskā izpaužas reibumā siltuma jomās. Viens no svarīgākajiem īpašības - kušanas temperatūra, pie kuras organisms pārveido šķidrā stāvoklī. Tas tiek novērota kristāliskās cietās daļiņas. Amorfie organizācijas ir latento siltumu fusion, jo to pārejā uz šķidrā stāvoklī, kad temperatūra ir paaugstināta pakāpeniski. Sasniedzot noteiktu siltuma amorfu ķermenis zaudē savu elastību un kļūst plastiskums. Šis stāvoklis ir sasniegt to stiklošanās temperatūru. Kad apkures notiek stingru ķermeņa deformāciju. Turklāt, tas bieži vien izplešas. Kvantitatīvi, šis stāvoklis ir raksturīgs ar noteiktu koeficientu. Ķermeņa temperatūra ietekmē mehāniskās īpašības, piemēram, izplūstamības, plastiskums, stingrību un izturību.
• Elektromagnētiskā saistīta ar iedarbību uz cieto mikrodaļiņu plūsmas un ar elektromagnētiskajiem viļņiem, augstu stingrību. Tie ietver pārbaudes laiku un radiācijas īpašības.

band struktūra

Nosēžas tika klasificēti, un tā saucamā joslas struktūru. Tātad, starp tiem izšķir:

• Vadītāji, kas raksturīgs ar to, ka pārbaudes iekārta un valences joslas pārklājas. Tādējādi elektroni var pārvietoties starp tām, iegūstot mazāko enerģiju. Par vadītājiem ir visi metāli. Kad elektriskā strāva tiek izveidota šādam iespējamo starpības ķermeni (sakarā ar brīvu pārvietošanos elektronu starp punktiem ar viszemāko un augstu potenciālu).
• Dielektriķi, kurās jomās nepārklājas. Intervāls starp tiem ir lielāks par 4 eV. Lai veiktu elektronus no valences prasīt lielu enerģijas vadīšanas joslā. Pateicoties šīm īpašībām, dielektriķa praktiski nav vadošs.
• Pusvadītāji, kas raksturīgs ar to nav vadīšanas un valences joslās. Intervāls starp tām ir mazāks par 4 eV. Par elektronu nodošanu no valences uz vadīšanas joslā prasa mazāk enerģijas nekā dielektriķa. Pure (tīri un eigenfunctions) pusvadītāji slikti strāva ir pagājis.

Molekulārā kustība cietvielas radīt savus elektromagnētiskos īpašības.

citas īpašības

Cietvielas ir sadalīti, un to magnētiskās īpašības. Ir trīs grupas:

• Diamagnetic īpašības, kuri ir atkarīgi maz no apkārtējās vides temperatūras vai stāvokli agregāciju.
• Paramagnētiskā, kas izriet no orientācijas vadītspējas elektronu un magnētisko momentiem atomiem. Saskaņā Kirī to uzņēmības samazinās temperatūru. Tādējādi, pie 300 K tas ir 10 ^-5.
• Magnētisks ķermenis ar sakārtotā struktūra, kurai lielos secību atomiem. In mezglu režģa tiek periodiski sakārtoti daļiņas ar magnētisko brīžos. Cietās daļiņas un vielām, ko bieži izmanto dažādās darbības sfērās.

Par cieta viela dabā

Kas tie ir? solids blīvums lielā mērā nosaka to cietību. Pēdējos gados zinātnieki ir atklājuši vairākus materiālus, kas apgalvo, ka ir "visvairāk izturīgs korpuss." Most solid - tas fullerītu (kristāla molekulas ar fullerēniem), kas ir aptuveni 1,5 reizes grūtāk nekā dimanta. Diemžēl, tas šobrīd ir pieejams tikai ļoti nelielos daudzumos.

Līdz šim visgrūtāk viela, kas vēlāk var tikt izmantoti rūpniecībā - lonsdalite (sešstūra dimanta). Viņš ir 58% grūtāk nekā dimants. Lonsdalite - allotropic modifikācija oglekļa. Tās kristāla režģis ir ļoti līdzīgs dimantu. Lonsdaleite šūna satur 4 atomi, bet dimantu - 8. No parasti izmanto kristāli šodien ir visgrūtāk dimantu.