Das amorphe Feststoffe Sie sind diejenigen, die keine weitreichende geordnete Struktur haben. Sie sind das Gegenteil von dem, was als kristalliner Feststoff bekannt ist. Seine Partikel sind auf ungeordnete Weise verbunden, ähnlich wie bei Flüssigkeiten, jedoch mit ausreichender Kraft, um zu einer festen Struktur zu verschmelzen..
Dieser amorphe Charakter ist häufiger als Sie vielleicht denken; Es ist in der Tat einer der möglichen Zustände, die kondensierte Materie annehmen kann. Damit versteht es sich, dass jede Verbindung, die sich verfestigen und daher kristallisieren kann, auch ungeordnet agglomerieren kann, wenn die experimentellen Bedingungen dies zulassen..
Das Vorgenannte gilt üblicherweise für reine Substanzen, unabhängig davon, ob es sich um Elemente oder Verbindungen handelt. Dies gilt aber auch für Gemische. Viele feste Mischungen sind amorph, wie Zuckerwatte, Schokolade, Mayonnaise oder Kartoffelpüree..
Die Tatsache, dass ein Feststoff amorph ist, macht ihn nicht weniger wertvoll als einen kristallinen. Strukturelle Störungen verleihen ihm manchmal einzigartige Eigenschaften, die es unter kristallinen Bedingungen nicht aufweisen würde. Beispielsweise wird in der Photovoltaikindustrie für bestimmte Anwendungen im kleinen Maßstab amorphes Silizium gegenüber kristallinem bevorzugt.
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Die Struktur eines amorphen Feststoffs ist chaotisch; es fehlt die Periodizität oder das Strukturmuster. Das Bild oben veranschaulicht diesen Punkt. A entspricht einem kristallinen Feststoff, während B einen amorphen Feststoff darstellt. Beachten Sie, dass in B die violetten Diamanten beliebig angeordnet sind, obwohl sowohl in A als auch in B die gleiche Art von Wechselwirkungen besteht.
Wenn auch B beobachtet wird, ist zu sehen, dass es Leerzeichen gibt, die leer zu sein scheinen; Das heißt, die Struktur weist Defekte oder Unregelmäßigkeiten auf. Daher ist ein Teil der mikroskopischen oder inneren Störung eines amorphen Feststoffs darauf zurückzuführen, dass seine Partikel so "angeordnet" sind, dass die resultierende Struktur viele Unvollkommenheiten aufweist..
Zunächst wurde der Umfang des Ordnungsgrades amorpher Feststoffe erwähnt. In B gibt es nur ein paar Rauten, die ordentlich ausgerichtet zu sein scheinen. Es können geordnete Regionen sein; aber nur in kurzer Reichweite.
Ein amorpher Feststoff soll dann aus unermesslichen winzigen Kristallen unterschiedlicher Struktur bestehen. Die Summe all dieser Strukturen wird labyrinthisch und bedeutungslos: Die globale Struktur wird amorph und besteht aus endlosen kristallinen Blöcken, die überall verstreut sind..
Die Eigenschaften eines amorphen Feststoffs variieren in Abhängigkeit von der Art seiner Partikelbestandteile. Es gibt jedoch bestimmte allgemeine Merkmale, die erwähnt werden können. Amorphe Feststoffe können glasartig sein, wenn sie ähnliche Aspekte wie Kristalle aufweisen. oder gallertartig, harzig oder staubig.
Da ihre Strukturen ungeordnet sind, erzeugen sie keine zuverlässigen Röntgenbeugungsspektren. Ebenso sind ihre Schmelzpunkte nicht genau, sondern decken einen Wertebereich ab..
Beispielsweise kann der Schmelzpunkt für einen amorphen Feststoff im Bereich von 20 bis 60 ° C liegen. In der Zwischenzeit schmelzen kristalline Feststoffe bei einer bestimmten Temperatur oder in einem engen Bereich, wenn sie viele Verunreinigungen enthalten..
Ein weiteres Merkmal amorpher Feststoffe ist, dass sie beim Brechen oder Brechen keine geometrischen Fragmente mit flachen Flächen erzeugen, sondern unregelmäßige Fragmente mit gekrümmten Flächen. Wenn sie nicht glasig sind, erscheinen sie als staubige und undurchsichtige Körper.
Anstelle eines amorphen Feststoffs sollte dieses Konzept als "amorpher Zustand" behandelt werden. Alle Verbindungen (ionische, molekulare, polymere, metallische usw.) können bis zu einem gewissen Grad und wenn die experimentellen Bedingungen dies zulassen, amorphe und nichtkristalline Feststoffe bilden..
Beispielsweise werden bei organischen Synthesen feste Verbindungen anfänglich als pulverförmige Massen erhalten. Sein Gehalt an Verunreinigungen ist so hoch, dass sie seine molekulare Ordnung stark beeinflussen. Deshalb wird der Feststoff immer kristalliner, wenn das Produkt immer wieder umkristallisiert. es verliert seinen amorphen Charakter.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass amorphe Feststoffe notwendigerweise unreine Materialien sind; Einige von ihnen sind aufgrund ihrer eigenen chemischen Natur amorph.
Eine reine Substanz kann sich amorph verfestigen, wenn ihre Flüssigkeit plötzlich abgekühlt wird, so dass ihre Partikel nicht kristallisieren, sondern eine glasartige Konfiguration annehmen. Die Abkühlung ist so schnell, dass die Partikel nicht genug Zeit haben, um die kristallinen Blöcke aufzunehmen, die es kaum schaffen, "geboren" zu werden..
Wasser kann beispielsweise in einem glasigen, amorphen Zustand und nicht nur als Eis existieren.
Praktisch jedes kristalline Material kann sich einer amorphen Form anpassen (und umgekehrt). Dies geschieht bei einigen Mineralien, die aus geochemischen Gründen ihre konventionellen Kristalle nicht formal etablieren konnten. Andere hingegen bilden keine Kristalle, sondern Glas; Dies ist der Fall bei Obsidian.
Andererseits neigen Polymere dazu, sich amorph zu verfestigen, da ihre Moleküle zu groß sind, um eine geordnete Struktur zu definieren. Hier kommen unter anderem Harze, Kautschuke, Polystyrolschaum (Anime), Kunststoffe, Teflon, Bakelit ins Spiel..
Biologische Feststoffe sind meist amorph, wie z. B.: Organgewebe, Haut, Haare, Hornhaut usw. Ebenso bilden Fett und Proteine amorphe Massen; die jedoch bei richtiger Vorbereitung kristallisieren können (DNA-Kristalle, Proteine, Fette).
Obwohl es fast zuletzt belassen wurde, ist der mit Abstand repräsentativste amorphe Feststoff das Glas selbst. Seine Zusammensetzung ist im wesentlichen dieselbe wie die von Quarz: SiOzwei. Sowohl Quarzkristall als auch Glas sind dreidimensionale kovalente Netzwerke; nur dass das Glasgitter unordentlich ist, mit Si-O-Bindungen unterschiedlicher Länge.
Glas ist der Inbegriff eines amorphen Feststoffs, und Materialien, die ein ähnliches Aussehen annehmen, sollen einen glasigen Zustand haben..
Wir haben amorphe Kohle, wobei Aktivkohle aufgrund ihrer Absorptionskapazität eine der wichtigsten ist. Ebenso gibt es amorphes Silizium und Germanium mit elektronischen Anwendungen, bei denen sie als Halbleiter wirken..
Und schließlich gibt es amorphe Legierungen, die aufgrund der Ungleichheit ihrer Metallatome keine kristalline Struktur aufbauen..
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