Amorfe

Ongeorganiseerd en niet-kristallijne moleculaire structuur materialen, die smelt in een breder temperatuurbereik dan kristallijne materialen.

Een "amorfe vaste stof" is een vaste stof in waar er geen lange-afstands volgorde van de posities van de atomen. (Solids waarin sprake is van lange-afstands atomaire orde zijn geroepen kristallijne vaste stoffen of morphous). De meeste klassen van vaste materialen kan worden gevonden of bereid in een amorfe vorm. Bijvoorbeeld gemeenschappelijke glas is een amorfe vaste stof, veel polymeren (zoals polystyreen) zijn amorf, en zelfs voedsel zoals suikerspin zijn amorfe vaste stoffen.

In principe, een voldoende hoge afkoelsnelheid gegeven, kan elke vloeistof worden gemaakt in een amorfe vaste stof. Koelen vermindert de moleculaire mobiliteit. Als de afkoelsnelheid is sneller dan de snelheid waarmee moleculen kunnen organiseren in een thermodynamisch gunstige kristallijne toestand dan een amorfe vaste stof wordt gevormd. Omdat van de entropie overwegingen, kunnen veel polymeren worden gemaakt amorfe vaste stoffen door afkoeling, zelfs bij lage tarieven. In tegenstelling, als moleculen voldoende tijd hebben om in een structuur te organiseren met twee-of drie-dimensionale orde, dan is een kristallijn (of semi-kristallijne) vaste zal worden gevormd. Water is een voorbeeld van. Vanwege zijn kleine moleculaire grootte en het vermogen om snel te herschikken, kan niet worden gemaakt amorfe, zonder toevlucht te nemen tot gespecialiseerde hyperquenching technieken.

Amorfe materialen kunnen ook worden geproduceerd door additieven die interfereren met het vermogen van de voornaamste bestanddeel te kristalliseren. Bijvoorbeeld de toevoeging van soda om siliciumdioxide resultaten in het venster glas, en de toevoeging van glycolen aan water resulteert in een verglaasde vaste stof.

Sommige materialen, zoals metalen, zijn moeilijk te bereiden in een amorfe toestand. Tenzij een materiaal heeft een hoge smelttemperatuur (zoals keramiek doen) of een lage kristallisatie-energie (zoals polymeren hebben de neiging om), moet de afkoeling worden zeer snel kan worden uitgevoerd. Als de koeling wordt uitgevoerd, het materiaal verandert van een onderkoelde vloeistof, met eigenschappen die men zou verwachten van een vloeibare toestand materiaal, een vaste stof. De temperatuur waarbij deze overgang optreedt heet de glasovergangstemperatuur of TG.

Definitie

Het is moeilijk om een ​​onderscheid te maken tussen echt amorfe vaste stoffen en kristallijne vaste stoffen maken als de grootte van de kristallen is zeer klein. Zelfs amorfe materialen hebben een aantal korte afstand om op atomaire schaal lengte vanwege de aard van de chemische binding. Bovendien, in zeer kleine kristallen een groot deel van de atomen bevinden zich in of nabij het oppervlak van het kristal; versoepeling van het oppervlak en grensvlakken effecten verstoren de atomaire posities, het verminderen van de structurele orde. Zelfs de meest geavanceerde structurele karakterisatie technieken, zoals X-stralen diffractie en transmissie elektronenmicroscopie, hebben moeite onderscheid te maken tussen amorfe en kristallijne structuren op deze lengteschalen.

De overgang van de vloeibare toestand van het glas, bij een temperatuur beneden het evenwicht smeltpunt van het materiaal, heet het glas overgang. De glastemperatuur is ongeveer de temperatuur waarbij de viscositeit van de vloeistof een bepaalde waarde overschrijdt (ongeveer 1012 Pa · s). De overgang temperatuur is afhankelijk van koelsnelheid, met het glas transitie die zich op hogere temperaturen voor een snellere afkoeling tarieven. De precieze aard van het glas overgang is het onderwerp van lopend onderzoek. Hoewel het duidelijk is dat het glas geen overgang is een eerste-orde thermodynamische overgang (zoals smelten), is er discussie over de vraag of het gaat om een ​​hogere orde overgang, of slechts een kinetisch effect.