Разница между кристаллическими и аморфными твердыми телами

Твердое тело — это просто одно из состояний материи. Твердые тела имеют определенную массу, объем и форму. Твердые тела обычно обладают определенными характеристиками, которые отличают их от жидкостей и газов. Они обладают способностью сопротивляться любой силе, приложенной к их поверхности. Твердое состояние соединений зависит от расположения составляющих их частиц и силы, действующей между ними.

Ниже приведены отличительные характеристики твердотельного тела:

1. Они имеют различную массу, объем и форму.
2. Межмолекулярные расстояния относительно короткие.
3. Межмолекулярные силы чрезвычайно сильны.
4. Атомы, молекулы и ионы (составляющие частицы) фиксированы в пространстве и могут колебаться только вокруг своего среднего положения.
5. Они жесткие и несжимаемые.

Типы твердых тел

Твердые тела делятся на два типа в зависимости от расположения составляющих частиц:

1. Кристаллическое твердое вещество
2. Аморфное твердое тело

Кристаллическое твердое вещество

Кристаллическое твердое тело имеет хорошо организованный большой маленький кристалл. Кристалл представляет собой упорядоченное расположение составляющих его частиц (атомов, молекул или ионов). Кристаллическое твердое тело имеет дальний порядок, это означает, что существует последовательный образец расположения частиц, который регулярно повторяется по всему кристаллу. Типичными примерами кристаллических твердых веществ являются хлорид натрия и кварц.

Свойства кристаллического твердого тела

1. Кристаллические твердые вещества имеют острую температуру плавления и начинают плавиться при определенной температуре.
2. Формы хорошо определены, а также расположение частиц кристаллических твердых тел четко определено.
3. Кристаллическое твердое тело обладает свойством спайности, что означает, что при разрезании лезвием острого инструмента они расщепляются на две части, а новообразованные поверхности становятся гладкими и ровными.
4. У них есть определенная теплота плавления (количество энергии, необходимое для плавления данной массы твердого вещества при его температуре плавления).
5. Кристаллические твердые тела анизотропны. Анизотропные твердые тела обладают физическими свойствами, такими как электрическое сопротивление или показатель преломления, которые различаются при измерении в разных направлениях в пределах одного и того же кристалла.
6. Истинные твердые тела представляют собой кристаллические твердые тела.

Типы кристаллических твердых тел

Кристаллические твердые тела подразделяются на четыре типа в зависимости от характера их межмолекулярных сил: молекулярные, ионные, металлические и ковалентные твердые тела. Давайте теперь узнаем больше об этих классификациях.

• Молекулярные тела

В молекулярных твердых телах молекулы являются составляющими частицами. Молекулярные твердые вещества далее делятся на три категории:

• Неполярные молекулярные твердые тела

Они состоят либо из атомов, таких как аргон и гелий, либо из молекул, образованных неполярными ковалентными связями, таких как H ₂ , Cl ₂ и I ₂ . Атомы или молекулы в этих твердых телах удерживаются вместе слабыми дисперсионными силами или силами Лондона. Эти твердые тела являются мягкими и электрически неактивными. Они имеют низкие температуры плавления и обычно представляют собой жидкости или газы при комнатной температуре и давлении.

• Полярные молекулярные тела

Полярные ковалентные связи образуют молекулы таких веществ, как HCl, SO ₂ и др. Молекулы этих твердых тел удерживаются вместе относительно более сильными диполь-дипольными взаимодействиями. Эти мягкие твердые вещества электрически неактивны.

Их точки плавления выше, чем у неполярных молекулярных твердых тел, но при комнатной температуре и давлении большинство из них представляют собой газы или жидкости. Примеры таких твердых веществ включают твердый SO ₂ и твердый NH ₃ .

• Молекулярные твердые тела с водородными связями

Молекулы этих твердых тел имеют полярные ковалентные связи между атомами H и F, O или N. Сильные водородные связи удерживают вместе молекулы твердых тел, таких как H ₂ O (лед). Они не являются электрическими проводниками. При нормальных условиях температуры и давления они представляют собой либо летучие жидкости, либо мягкие твердые вещества.

• Ионные твердые тела

Ионы – это частицы, из которых состоят ионные твердые тела. Ионные твердые тела представляют собой трехмерные структуры катионов и анионов, удерживаемые вместе сильными электростатическими силами. Эти твердые тела по своей природе твердые и хрупкие. Их температуры плавления и кипения очень высоки. Поскольку ионы не могут свободно двигаться, в твердом состоянии они являются электрическими изоляторами. Когда ионное твердое вещество расплавлено или растворено в воде, ионы могут свободно двигаться и проводить электричество.

• Металлические твердые тела

Металлы представляют собой хорошо организованный набор положительных ионов, окруженных и удерживаемых вместе морем свободных электронов. Эти электроны подвижны и равномерно распределены по кристаллу. Каждый атом металла добавляет один или несколько электронов в море мобильных электронов. Высокая электрическая и теплопроводность металлов обусловлена этими свободными и подвижными электронами. Эти электроны проходят через сеть положительных ионов при приложении электрического поля. В то же время при подводе тепла к одной части металла свободные электроны равномерно распределяют тепловую энергию по всему объему. В некоторых случаях блеск и цвет металлов также являются важными характеристиками. Это также связано с наличием в них свободных электронов.

• Ковалентные или сетевые тела

Образование ковалентных связей между соседними атомами по всему кристаллу приводит к образованию широкого спектра неметаллических кристаллических твердых тел. Их также называют гигантскими молекулами. Поскольку ковалентные связи являются прочными и направленными по своей природе, атомы очень прочно удерживаются на своих местах. Эти твердые тела очень твердые и хрупкие. Они имеют чрезвычайно высокие температуры плавления и могут разлагаться до плавления.

Это электрические изоляторы, которые не проводят электричество. Алмаз и карбид кремния являются двумя хорошо известными примерами таких твердых тел.

Аморфное твердое тело

Аморфные твердые тела (греч. amorphos = отсутствие формы) состоят из частиц неправильной формы. Ближний порядок существует в расположении составляющих частиц (атомов, молекул или ионов) в таком твердом теле. Лишь на коротких расстояниях в таком расположении наблюдается регулярная и периодически повторяющаяся закономерность. К аморфным твердым телам относятся гели, пластмассы, различные полимеры, воск и тонкие пленки.

Свойства аморфного твердого тела

1. Аморфные твердые тела постепенно размягчаются в определенном диапазоне температур и при нагревании могут принимать различные формы.
2. Аморфные твердые тела — это псевдотвердые тела или переохлажденные жидкости, что означает, что они движутся очень медленно. Если вы посмотрите на стеклянные панели, прикрепленные к окнам старых зданий, вы заметите, что внизу они немного толще, чем вверху.
3. Аморфные твердые тела имеют неправильную форму, что свидетельствует о том, что составляющие их частицы не имеют определенной геометрии расположения.
4. Когда аморфные твердые тела режут инструментом с острым краем, образуются неровные поверхности.
5. Из-за неправильного расположения частиц аморфные твердые тела не имеют определенной теплоты плавления.
6. Из-за неправильного расположения частиц аморфные твердые тела по своей природе изотропны, а это означает, что значение любого физического свойства будет одинаковым в любом направлении.

Разница между аморфным твердым телом и кристаллическим твердым телом

Решенные проблемы

Вопрос 1: Почему твердые тела становятся жесткими?

Отвечать :

In solids all the constituent particles are strongly connected also the bonds between the atoms are very strong that’s why solids are rigid.

Вопрос 2: Почему твердые тела имеют определенный объем?

Отвечать :

Because of the rigidity of their structure, solids retain their volume. Interparticle forces are extremely strong. Furthermore, interparticle spaces are scarce and small. As a result, applying pressure to them will not change their volumes.

Вопрос 3: Ионные твердые вещества проводят электричество в расплавленном состоянии, но не в твердом. Объяснять.

Отвечать :

An ionic solids conduct electricity when molten because electrons are free and they can move from one point to another but in solid-state all the constituent particles are strongly connected so that electrons are not able to move to conduct electricity.

Вопрос 4: Что такое электрические проводники, ковкие и пластичные твердые тела?

Отвечать :

Metallic solids are electrical conductors, malleable and ductile. In metallic solids, there is a metallic bond. 

Вопрос 5: Почему стекло классифицируется как переохлажденная жидкость?

Отвечать :

Glass is considered a supercooled liquid because it exhibits some of the properties of liquids despite being an amorphous solid. It is, for example, slightly thicker at the bottom. This is only possible if it has flown like liquid, albeit very slowly.