ოდესმე დაფიქრებულხართ რა არის იდუმალი ამორფული ნივთიერებები? სტრუქტურით, ისინი განსხვავდებიან როგორც მყარი, ასევე თხევადი. ფაქტია, რომ ასეთი სხეულები იმყოფებიან სპეციალურ შედედებულ მდგომარეობაში, რომელსაც აქვს მხოლოდ მოკლე დისტანციური წესრიგი. ამორფული ნივთიერებების მაგალითებია ფისი, მინა, ქარვა, რეზინა, პოლიეთილენი, პოლივინილ ქლორიდი (ჩვენი საყვარელი პლასტმასის ფანჯრები), სხვადასხვა პოლიმერები და სხვა. ეს არის მყარი ნივთიერებები, რომლებსაც არ აქვთ ბროლის ბადე. მათში ასევე შედის დალუქვის ცვილი, სხვადასხვა ადჰეზივები, ებონიტი და პლასტმასები.
ამორფული ნივთიერებების უჩვეულო თვისებები
გაყოფის დროს სახეები არ ყალიბდება ამორფულ სხეულებში. ნაწილაკები სრულიად შემთხვევითია და ერთმანეთთან ახლოს არიან. ისინი შეიძლება იყოს როგორც ძალიან სქელი, ასევე ბლანტი. როგორ მოქმედებს მათზე გარე გავლენა? სხვადასხვა ტემპერატურების გავლენით სხეულები სითხეების მსგავსად თხევადი ხდება და ამავე დროს საკმაოდ ელასტიურიც. იმ შემთხვევაში, როდესაც გარე ზემოქმედება დიდხანს არ გაგრძელდება, ამორფული სტრუქტურის ნივთიერებები შეიძლება ძლიერი დარტყმით დაიშალა. გრძელიგარე გავლენა იწვევს მათ უბრალოდ დინებას.
სცადეთ ფისოვანი ექსპერიმენტი სახლში. დადეთ მყარ ზედაპირზე და შეამჩნევთ, რომ ის შეუფერხებლად იწყებს დინებას. მართალია, ეს ამორფული ნივთიერებაა! სიჩქარე დამოკიდებულია ტემპერატურის ინდიკატორებზე. თუ ის ძალიან მაღალია, მაშინ ფისი შესამჩნევად უფრო სწრაფად დაიწყებს გავრცელებას.
სხვა რა არის დამახასიათებელი ასეთი სხეულებისთვის? მათ შეუძლიათ მიიღონ ნებისმიერი ფორმა. თუ მცირე ნაწილაკების სახით ამორფული ნივთიერებები მოთავსებულია ჭურჭელში, მაგალითად, დოქში, მაშინ ისინიც ჭურჭლის ფორმას მიიღებენ. ისინი ასევე იზოტროპული არიან, ანუ ავლენენ ერთსა და იმავე ფიზიკურ თვისებებს ყველა მიმართულებით.
დნობა და გადასვლა სხვა მდგომარეობებზე. ლითონი და მინა
მატერიის ამორფული მდგომარეობა არ გულისხმობს რაიმე კონკრეტული ტემპერატურის შენარჩუნებას. დაბალი ტემპებით სხეულები იყინება, მაღალი ტემპებით დნება. სხვათა შორის, ასეთი ნივთიერებების სიბლანტის ხარისხიც ამაზეა დამოკიდებული. დაბალი ტემპერატურა ხელს უწყობს სიბლანტის შემცირებას, მაღალი ტემპერატურა, პირიქით, ზრდის მას.
ამორფული ტიპის ნივთიერებებისთვის შეიძლება გამოვყოთ კიდევ ერთი თვისება - კრისტალურ მდგომარეობაში გადასვლა და სპონტანური. Რატომ ხდება ეს? კრისტალურ სხეულში შინაგანი ენერგია გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ამორფულში. ამის დანახვა შეგვიძლია მინის ნაწარმის მაგალითზე - დროთა განმავლობაში სათვალე დაბინდულია.
მეტალის მინა - რა არის ეს? ლითონის ამოღება შესაძლებელია ბროლის გისოსიდანდნობის დროს, ანუ ამორფული სტრუქტურის ნივთიერების მინისებრი. ხელოვნური გაგრილების პირობებში გამაგრებისას კვლავ წარმოიქმნება ბროლის ბადე. ამორფულ ლითონს აქვს უბრალოდ საოცარი წინააღმდეგობა კოროზიის მიმართ. მაგალითად, მისგან დამზადებულ მანქანის კორპუსს არ დასჭირდება სხვადასხვა საფარი, რადგან ის არ დაექვემდებარება სპონტანურ განადგურებას. ამორფული ნივთიერება არის სხეული, რომლის ატომური სტრუქტურა აქვს უპრეცედენტო სიმტკიცე, რაც ნიშნავს, რომ ამორფული ლითონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას აბსოლუტურად ნებისმიერ ინდუსტრიულ სექტორში.
ნივთიერებების კრისტალური სტრუქტურა
მეტალების მახასიათებლების კარგად გასაცნობად და მათთან მუშაობის უნარის შესასრულებლად, საჭიროა იცოდეთ გარკვეული ნივთიერებების კრისტალური სტრუქტურის შესახებ. ლითონის ნაწარმის წარმოება და მეტალურგიის სფერო ვერ მიიღებდა ასეთ განვითარებას, ადამიანებს რომ არ ჰქონოდათ გარკვეული ცოდნა შენადნობების სტრუქტურის ცვლილებების, ტექნოლოგიური მეთოდებისა და ოპერაციული მახასიათებლების შესახებ.
მატერიის ოთხი მდგომარეობა
ცნობილია, რომ არსებობს აგრეგაციის ოთხი მდგომარეობა: მყარი, თხევადი, აირისებრი, პლაზმური. მყარი ამორფული ნივთიერებები ასევე შეიძლება იყოს კრისტალური. ასეთი სტრუქტურით შეიძლება შეინიშნოს სივრცითი პერიოდულობა ნაწილაკების განლაგებაში. ამ ნაწილაკებს კრისტალებში შეუძლიათ პერიოდული მოძრაობის შესრულება. ყველა სხეულში, რომელსაც ვაკვირდებით აირისებრ ან თხევად მდგომარეობაში, შეიძლება შეამჩნიოთ ნაწილაკების მოძრაობა ქაოტური აშლილობის სახით. ამორფული მყარი ნივთიერებები (როგორიცაა ლითონებიშედედებული მდგომარეობა: ებონიტი, მინის ნაწარმი, ფისები) შეიძლება ეწოდოს გაყინული ტიპის სითხეებს, რადგან როდესაც ისინი იცვლიან ფორმას, შეგიძლიათ შეამჩნიოთ ისეთი დამახასიათებელი თვისება, როგორიცაა სიბლანტე.
სხვაობა ამორფულ სხეულებს შორის აირებისაგან და სითხეებისგან
პლასტიურობის, დრეკადობის, დეფორმაციის დროს გამკვრივების გამოვლინებები დამახასიათებელია მრავალი სხეულისთვის. კრისტალურ და ამორფულ ნივთიერებებს ეს მახასიათებლები უფრო მეტად აქვთ, ხოლო სითხეებსა და აირებს არა. მაგრამ მეორე მხრივ, თქვენ ხედავთ, რომ ისინი ხელს უწყობენ მოცულობის ელასტიურ ცვლილებას.
კრისტალური და ამორფული ნივთიერებები. მექანიკური და ფიზიკური თვისებები
რა არის კრისტალური და ამორფული ნივთიერებები? როგორც ზემოთ აღინიშნა, ამორფული შეიძლება ეწოდოს იმ სხეულებს, რომლებსაც აქვთ უზარმაზარი სიბლანტის კოეფიციენტი, ხოლო ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე მათი სითხე შეუძლებელია. მაგრამ მაღალი ტემპერატურა, პირიქით, საშუალებას აძლევს მათ იყვნენ სითხეები, როგორც სითხე.
კრისტალური ტიპის ნივთიერებები, როგორც ჩანს, სრულიად განსხვავებულია. ამ მყარ ნივთიერებებს შეიძლება ჰქონდეთ საკუთარი დნობის წერტილი გარე წნევის მიხედვით. კრისტალების მიღება შესაძლებელია თუ სითხე გაცივდა. თუ არ მიიღებთ გარკვეულ ზომებს, მაშინ შეამჩნევთ, რომ კრისტალიზაციის სხვადასხვა ცენტრები თხევად მდგომარეობაში ჩნდება. ამ ცენტრების მიმდებარე ტერიტორიაზე ხდება სოლიდის წარმოქმნა. ძალიან პატარა კრისტალები იწყებენ ერთმანეთთან შერწყმას შემთხვევითი თანმიმდევრობით და მიიღება ე.წ პოლიკრისტალი. ასეთი სხეულიაიზოტროპული.
ნივთიერებების მახასიათებლები
რა განსაზღვრავს სხეულების ფიზიკურ და მექანიკურ მახასიათებლებს? ატომური ბმები მნიშვნელოვანია, ისევე როგორც კრისტალური სტრუქტურის ტიპი. იონური კრისტალები ხასიათდება იონური ბმებით, რაც ნიშნავს გლუვ გადასვლას ერთი ატომიდან მეორეზე. ამ შემთხვევაში დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების წარმოქმნა. ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ იონურ ბმას მარტივ მაგალითზე - ასეთი მახასიათებლები დამახასიათებელია სხვადასხვა ოქსიდებისა და მარილებისათვის. იონური კრისტალების კიდევ ერთი მახასიათებელია სითბოს დაბალი გამტარობა, მაგრამ მისი მოქმედება შეიძლება მნიშვნელოვნად გაიზარდოს გაცხელებისას. კრისტალური მედის კვანძებში შეგიძლიათ იხილოთ სხვადასხვა მოლეკულები, რომლებიც გამოირჩევიან ძლიერი ატომური ბმებით.
ბევრ მინერალს, რომელსაც ბუნებაში ყველგან ვხვდებით, კრისტალური სტრუქტურა აქვს. და მატერიის ამორფული მდგომარეობა ასევე არის ბუნება მისი სუფთა სახით. მხოლოდ ამ შემთხვევაში სხეული არის რაღაც უფორმო, მაგრამ კრისტალებს შეუძლიათ მიიღონ ულამაზესი პოლიედრების ფორმა ბრტყელი სახეებით, ასევე შექმნან საოცარი სილამაზისა და სიწმინდის ახალი მყარი სხეულები.
რა არის კრისტალები? ამორფულ-კრისტალური სტრუქტურა
ასეთი სხეულების ფორმა მუდმივია გარკვეული კავშირისთვის. მაგალითად, ბერილი ყოველთვის ჰგავს ექვსკუთხა პრიზმას. გააკეთე პატარა ექსპერიმენტი. აიღეთ კუბური მარილის პატარა კრისტალი (ბურთი) და მოათავსეთ იმავე მარილით მაქსიმალურად გაჯერებულ სპეციალურ ხსნარში. დროთა განმავლობაში შეამჩნევთ, რომ ეს სხეული უცვლელი დარჩა - ისევ შეიძინაკუბის ან ბურთის ფორმა, რომელიც თან ახლავს მარილის კრისტალებს.
ამორფულ-კრისტალური ნივთიერებები არის ისეთი სხეულები, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს როგორც ამორფულ, ასევე კრისტალურ ფაზებს. რა გავლენას ახდენს ასეთი სტრუქტურის მასალების თვისებებზე? ძირითადად მოცულობების განსხვავებული თანაფარდობა და განსხვავებული განლაგება ერთმანეთთან მიმართებაში. ასეთი ნივთიერებების საერთო მაგალითებია მასალები კერამიკის, ფაიფურის, მინა-კერამიკისგან. ამორფულ-კრისტალური სტრუქტურის მქონე მასალების თვისებების ცხრილიდან ცნობილი ხდება, რომ ფაიფური შეიცავს მინის ფაზის მაქსიმალურ პროცენტს. მაჩვენებლები 40-60 პროცენტს შორის მერყეობს. ყველაზე დაბალ შემცველობას ქვის ჩამოსხმის მაგალითზე დავინახავთ - 5 პროცენტზე ნაკლებს. ამავდროულად, კერამიკულ ფილებს ექნებათ წყლის უფრო მაღალი შთანთქმა.
მოგეხსენებათ, სამრეწველო მასალები, როგორიცაა ფაიფური, კერამიკული ფილები, ქვის ჩამოსხმა და მინა-კერამიკა არის ამორფულ-კრისტალური ნივთიერებები, რადგან მათ შემადგენლობაში შეიცავენ მინის ფაზებს და ამავდროულად კრისტალებს. ამასთან, უნდა აღინიშნოს, რომ მასალების თვისებები არ არის დამოკიდებული მასში შუშის ფაზების შემცველობაზე.
ამორფული ლითონები
ამორფული ნივთიერებების გამოყენება ყველაზე აქტიურად მედიცინის სფეროში ხორციელდება. მაგალითად, სწრაფად გაცივებული ლითონი აქტიურად გამოიყენება ქირურგიაში. მასთან დაკავშირებული მოვლენების წყალობით, ბევრმა ადამიანმა შეძლო დამოუკიდებლად გადაადგილება მძიმე ტრავმების შემდეგ. საქმე იმაშია, რომ ამორფული სტრუქტურის ნივთიერება არის შესანიშნავი ბიომასალა ძვლებში იმპლანტაციისთვის. მიღებულიმძიმე მოტეხილობების შემთხვევაში შემოდის სპეციალური ხრახნები, ფირფიტები, ქინძისთავები, ქინძისთავები. ადრე ქირურგიაში ასეთი მიზნებისთვის გამოიყენებოდა ფოლადი და ტიტანი. მხოლოდ მოგვიანებით შენიშნეს, რომ ამორფული ნივთიერებები ორგანიზმში ძალიან ნელა იშლება და ეს საოცარი თვისება შესაძლებელს ხდის ძვლოვანი ქსოვილების აღდგენას. შემდგომში ნივთიერება იცვლება ძვლით.
ამორფული ნივთიერებების გამოყენება მეტროლოგიასა და ზუსტ მექანიკაში
ზუსტი მექანიკა ემყარება ზუსტად სიზუსტეს და ამიტომ მას ასე უწოდებენ. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი როლი ამ ინდუსტრიაში, ისევე როგორც მეტროლოგიაში, თამაშობს საზომი ხელსაწყოების ულტრა ზუსტი მაჩვენებლებით; ამის მიღწევა შესაძლებელია მოწყობილობებში ამორფული სხეულების გამოყენებით. ზუსტი გაზომვების წყალობით, მექანიკისა და ფიზიკის ინსტიტუტებში ტარდება ლაბორატორიული და სამეცნიერო კვლევები, მიიღება ახალი წამლები და იხვეწება სამეცნიერო ცოდნა.
პოლიმერები
ამორფული ნივთიერების გამოყენების კიდევ ერთი მაგალითია პოლიმერები. მათ შეუძლიათ ნელა გადაინაცვლონ მყარიდან თხევადში, ხოლო კრისტალურ პოლიმერებს ახასიათებთ დნობის წერტილი და არა დარბილების წერტილი. როგორია ამორფული პოლიმერების ფიზიკური მდგომარეობა? თუ ამ ნივთიერებებს დაბალ ტემპერატურას მიანიჭებთ, ხედავთ, რომ ისინი იქნებიან მინის მდგომარეობაში და გამოავლენენ მყარი ნივთიერებების თვისებებს. თანდათანობით გათბობა იწვევს პოლიმერების გადასვლას გაზრდილი ელასტიურობის მდგომარეობაში.
ამორფული ნივთიერებები, რომელთა მაგალითებიც ახლა მოვიყვანეთ, ინტენსიურად გამოიყენებაინდუსტრია. სუპერელასტიური მდგომარეობა პოლიმერების დეფორმაციის საშუალებას იძლევა და ეს მდგომარეობა მიიღწევა ბმულების და მოლეკულების გაზრდილი მოქნილობის გამო. ტემპერატურის შემდგომი ზრდა იწვევს იმ ფაქტს, რომ პოლიმერი იძენს კიდევ უფრო ელასტიურ თვისებებს. ის იწყებს გადასვლას სპეციალურ თხევად და ბლანტ მდგომარეობაში.
თუ სიტუაციას უკონტროლოდ დატოვებთ და არ შეუშლით ხელს ტემპერატურის შემდგომ მატებას, პოლიმერი განიცდის დეგრადაციას, ანუ განადგურებას. ბლანტი მდგომარეობა აჩვენებს, რომ მაკრომოლეკულის ყველა ერთეული ძალიან მობილურია. როდესაც პოლიმერის მოლეკულა მიედინება, ბმულები არა მხოლოდ სწორდება, არამედ ძალიან უახლოვდება ერთმანეთს. ინტერმოლეკულური მოქმედება აქცევს პოლიმერს მყარ ნივთიერებად (რეზინა). ამ პროცესს ეწოდება შუშის მექანიკური გადასვლა. მიღებული ნივთიერება გამოიყენება ფილმებისა და ბოჭკოების წარმოებისთვის.
პოლიამიდები, პოლიაკრილონიტრილები შეიძლება მიიღოთ პოლიმერებიდან. პოლიმერული ფილმის გასაკეთებლად საჭიროა პოლიმერები ძალით გადაიტანოთ ჩიპებით, რომლებსაც აქვთ ჩაჭრილი ხვრელი და წაისვათ ისინი ფირზე. ამ გზით იწარმოება შესაფუთი მასალები და მაგნიტური ლენტების ბაზები. პოლიმერები ასევე მოიცავს სხვადასხვა ლაქებს (ორგანულ გამხსნელებში ქაფის წარმოქმნას), წებოვან და სხვა შემაკავშირებელ მასალებს, კომპოზიტებს (პოლიმერული ბაზა შემავსებლით), პლასტმასებს.
პოლიმერული აპლიკაციები
ასეთი ამორფული ნივთიერებები მტკიცედ არის ფესვგადგმული ჩვენს ცხოვრებაში. ისინი ყველგან გამოიყენება. ეს მოიცავს:
1. სხვადასხვა ბაზებილაქების, წებოების, პლასტმასის პროდუქტების (ფენოლ-ფორმალდეჰიდის ფისები) წარმოება.
2. ელასტომერები ან სინთეტიკური რეზინები.
3. ელექტრო საიზოლაციო მასალაა პოლივინილ ქლორიდი, ანუ ცნობილი პლასტმასის PVC ფანჯრები. იგი მდგრადია ხანძრის მიმართ, რადგან ითვლება ნელა წვად, აქვს გაზრდილი მექანიკური სიმტკიცე და ელექტრული საიზოლაციო თვისებები.
4. პოლიამიდი არის ძალიან მაღალი სიძლიერის და აცვიათ წინააღმდეგობის მქონე ნივთიერება. მას აქვს მაღალი დიელექტრიკული მახასიათებლები.
5. პლექსიგლასი, ან პოლიმეთილ მეთაკრილატი. ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ის ელექტროტექნიკის სფეროში ან გამოვიყენოთ როგორც მასალა კონსტრუქციებისთვის.
6. ფტოროპლასტი, ან პოლიტეტრაფტორეთილენი, არის ცნობილი დიელექტრიკი, რომელიც არ ავლენს ორგანული წარმოშობის გამხსნელებში დაშლის თვისებებს. მისი ფართო ტემპერატურული დიაპაზონი და კარგი დიელექტრიკული თვისებები საშუალებას აძლევს მას გამოიყენონ როგორც ჰიდროფობიური ან ხახუნის საწინააღმდეგო მასალა.
7. პოლისტირონი. ეს მასალა არ არის მჟავების გავლენა. ის, ისევე როგორც ფტორპლასტიკური და პოლიამიდი, შეიძლება ჩაითვალოს დიელექტრიკულად. ძალიან გამძლეა მექანიკური ზემოქმედების მიმართ. პოლისტირონი ყველგან გამოიყენება. მაგალითად, მან კარგად დაამტკიცა თავი, როგორც სტრუქტურული და ელექტრო საიზოლაციო მასალა. იგი გამოიყენება ელექტრო და რადიოინჟინერიაში.
8. ჩვენთვის ალბათ ყველაზე ცნობილი პოლიმერია პოლიეთილენი. მასალა ავლენს წინააღმდეგობას აგრესიულ გარემოში ზემოქმედებისას, ის აბსოლუტურად არ აძლევს ტენის გავლის საშუალებას. თუ შეფუთვა დამზადებულია პოლიეთილენისგან, არ უნდა შეგეშინდეთ, რომ შინაარსი გაუარესდება ძლიერი გავლენის ქვეშ.წვიმა. პოლიეთილენი ასევე დიელექტრიკულია. მისი გამოყენება ფართოა. მისგან მზადდება მილების კონსტრუქციები, სხვადასხვა ელექტრო ნაწარმი, საიზოლაციო ფირი, სატელეფონო და ელექტროგადამცემი ხაზების კაბელების გარსები, რადიოს და სხვა მოწყობილობების ნაწილები.
9. PVC არის მაღალი პოლიმერული მასალა. ეს არის სინთეზური და თერმოპლასტიკური. მას აქვს მოლეკულების სტრუქტურა, რომლებიც ასიმეტრიულია. თითქმის არ გადის წყალს და მზადდება დაწნეხებით და ჩამოსხმით. პოლივინილ ქლორიდი ყველაზე ხშირად გამოიყენება ელექტრო ინდუსტრიაში. მის საფუძველზე იქმნება სხვადასხვა თბოიზოლაციის შლანგები და შლანგები ქიმიური დაცვისთვის, ბატარეის ბანკები, საიზოლაციო ყდის და შუასადებები, მავთულები და კაბელები. PVC ასევე შესანიშნავი შემცვლელია მავნე ტყვიისთვის. მისი გამოყენება არ შეიძლება დიელექტრიკის სახით მაღალი სიხშირის წრედ. და ეს ყველაფერი იმის გამო, რომ ამ შემთხვევაში დიელექტრიკის დანაკარგები მაღალი იქნება. მაღალი გამტარობა.
