Amorfo

Disorganizzati e non materiali cristallini struttura molecolare, che si fondono in una gamma di temperature più ampia rispetto ai materiali cristallini.

Un "amorfo solido" è un solido in cui non esiste un ordine a lungo raggio delle posizioni degli atomi. (Solidi in cui vi è a lungo raggio ordine atomico sono chiamati solidi cristallini o morphous). La maggior parte delle classi di materiali solidi possono essere trovati o preparati in forma amorfa. Per esempio, vetro di finestra comune è un solido amorfo, molti polimeri (come il polistirolo) sono amorfi, e anche alimenti come zucchero filato sono solidi amorfi.

In linea di principio, dato un ritmo sufficientemente elevato di raffreddamento, liquido può essere trasformato in un solido amorfo. Di raffreddamento riduce la mobilità molecolare. Se la velocità di raffreddamento è più veloce rispetto alla velocità con cui le molecole possono organizzarsi in uno stato più termodinamicamente favorevole cristallino, poi un solido amorfo sarà formato. A causa di considerazioni di entropia, molti polimeri possono essere fatti solidi amorfi da raffreddamento anche a velocità lenta. Al contrario, se le molecole hanno tempo sufficiente per organizzarsi in una struttura con ordine a due o tre dimensioni, quindi un cristallino (o semi-cristallino) solido sarà formato. L'acqua è un esempio. A causa delle sue ridotte dimensioni molecolari e la capacità di riorganizzare in fretta, non può essere amorfo senza ricorrere a speciali tecniche hyperquenching.

materiali amorfi può essere prodotto anche da additivi che interferiscono con la capacità del componente primaria di cristallizzare. Per esempio, l'aggiunta di soda a risultati di biossido di silicio in vetro di finestra, e l'aggiunta di glicoli ai risultati di acqua in un solido vetrificato.

Alcuni materiali, come i metalli, sono difficili da preparare in uno stato amorfo. Salvo che un materiale ha una elevata temperatura di fusione (come ceramiche fare) o una energia di cristallizzazione bassa (come tendono a polimeri), il raffreddamento deve essere fatto molto rapidamente. Poiché il raffreddamento è effettuato, le variazioni sostanziali da un liquido sottoraffreddato, con proprietà ci si aspetterebbe da un materiale allo stato liquido, ad un solido. La temperatura alla quale avviene questa transizione è chiamata la temperatura di transizione vetrosa o Tg.

Definizione

È difficile fare una distinzione tra vero solidi amorfi e solidi cristallini se la dimensione dei cristalli è molto piccola. Anche i materiali amorfi hanno un qualche ordine a corto raggio su scala atomica lunghezza a causa della natura del legame chimico. Inoltre, in cristalli molto piccoli una grande frazione degli atomi si trovano in corrispondenza o in prossimità della superficie del cristallo; rilassamento della superficie e degli effetti interfacciale falsare le posizioni atomiche, diminuendo l'ordine strutturale. Anche le più avanzate tecniche di caratterizzazione strutturale, come la diffrazione a raggi X e microscopia elettronica a trasmissione, hanno difficoltà a distinguere tra strutture amorfe e cristalline su queste scale di lunghezza.

Il passaggio dallo stato liquido al vetro, ad una temperatura al di sotto del punto di equilibrio di fusione del materiale, è chiamata transizione vetrosa. La temperatura di transizione vetrosa è approssimativamente la temperatura alla quale la viscosità del liquido supera un certo valore (circa 1012 Pa · s). La temperatura di transizione dipende dalla velocità di raffreddamento, con il passaggio di vetro che si verificano a temperature più elevate per una più rapida velocità di raffreddamento. La natura esatta di transizione vetrosa è oggetto di ricerca in corso. Mentre è chiaro che la transizione vetrosa non è una transizione del primo ordine termodinamico (come la fusione), non c'è discussione sul fatto che si tratta di una transizione di ordine superiore, o semplicemente un effetto cinetico.